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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates sowie ein Verbundsubstrat.
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Es ist bereits bekannt, dass ein Verbundsubstrat, bei dem ein Stützsubstrat und ein piezoelektrisches Substrat miteinander verbunden sind, mit Elektroden zur Herstellung von elastischen Wellenvorrichtungen versehen wird. Als elastische Wellenvorrichtungen wurden beispielsweise akustische Oberflächenwellenvorrichtungen und akustische Volumenwellenvorrichtungen (sog. „bulk acoustic wave device“) als Bandpassfilter in Kommunikationsvorrichtungen wie etwa Mobiltelefonen verwendet. Verbundsubstrate sind mit einer Verwendung von Lithiumniobat oder Lithiumtantalat als piezoelektrischem Substrat und Silizium oder Quarz als Stützsubstrat bekannt (vergleiche Patentdruckschrift 1).
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Patendruckschrift 1:
JP 2006-319 679 A
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Die Druckschriften
DE 10 2007 000 101 A1 (piezoelektrische Dünnschichtvorrichtung und Verfahren zu seiner Herstellung),
JP H06-176 993 A (Herstellungsverfahren für ein Halbleitersubstrat) und
US 2002/0 149 295 A1 (SAW Element und Verfahren zu seiner Herstellung) zeigen ebenfalls relevanten Stand der Technik.
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Derartige Verbundsubstrate werden oftmals durch Erzeugung eines piezoelektrischen Substrates und eines Stützsubstrates, Verbinden des piezoelektrischen Substrates mit dem Stützsubstrat über eine dazwischen angeordnete organische Haftmittelschicht und Reduzieren der Dicke des piezoelektrischen Substrates hergestellt. Da die Kante eines Substrates irgendwo anstoßen kann, und während der Handhabung zerbrechen kann, wird das piezoelektrische Substrat im Allgemeinen abgeschrägt. Wenn die Dicke des piezoelektrischen Substrates verringert wird, werden abrasive Körner zwischen der Oberfläche des piezoelektrischen Substrates und einer Läppplatte angeordnet, und die Oberfläche des piezoelektrischen Substrates wird mit der Läppplatte geläppt. Wenn jedoch bei einem derartigen Herstellungsverfahren das piezoelektrische Substrat und das Stützsubstrat miteinander verbunden werden, wird die organische Haftmittelschicht nicht vollständig bis zu der abgeschrägten Kante des piezoelektrischen Substrates aufgebracht. Da zudem das Abschrägen den Abstand zwischen dem piezoelektrischen Substrat und dem Stützsubstrat erhöht, wird die Kante des piezoelektrischen Substrates nicht mit dem Stützsubstrat verbunden. In einem derartigen Zustand verursacht das Läppen der Oberfläche des piezoelektrischen Substrates mit einer Läppplatte das Problem von vermehrt auftretenden Absplitterungen an der Kante.
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In Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme liegt der vorliegenden Erfindung für ein Verbundsubstrat, bei dem ein piezoelektrisches Substrat mit einem Stützsubstrat über eine dazwischen angeordnete organische Haftmittelschicht verbunden ist, die Aufgabe zugrunde, eine Kantenabsplitterung an dem piezoelektrischen Substrat zu vermeiden, wenn die Oberfläche des piezoelektrischen Substrates mit abrasiven Körnern behandelt wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß die nachstehend beschriebenen Maßnahmen verwendet.
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Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates und ein Verbundsubstrat entsprechend den jeweiligen Patentansprüchen bereitgestellt.
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Wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates der Schritt (d) durchgeführt wird, weist die Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates keine Abschrägung auf und ist bündig mit der Randoberfläche der organischen Haftmittelschicht. Somit wird eine Kante des piezoelektrischen Substrates mit dem Stützsubstrat über die organische Haftmittelschicht verbunden und widersteht Absplitterungen im Vergleich zu einem Zustand, bei dem eine Kante des piezoelektrischen Substrates nicht mit dem Stützsubstrat beispielsweise aufgrund einer Abschrägung verbunden ist. Bei einem Verbundsubstrat, bei dem ein piezoelektrisches Substrat mit einem Stützsubstrat über eine dazwischen angeordnete Haftmittelschicht verbunden ist, kann daher das Absplittern einer Kante des piezoelektrischen Substrates vermieden werden, wenn die Oberfläche des piezoelektrischen Substrates mit abrasiven Körnern behandelt wird. Dies mag darin begründet werden, dass wenn die Kante des piezoelektrischen Substrates nicht mit dem Stützsubstrat verbunden wird, das Läppen und Polieren der Oberfläche des piezoelektrischen Substrates eine scharfe Kante ausbildet, und die Kraft in der Dickenrichtung des piezoelektrischen Substrates während des Läppvorgangs und des Poliervorgangs dazu neigt, Absplitterungen zu verursachen, aber wenn die Kante des piezoelektrischen Substrates mit dem Stützsubstrat verbunden ist, derartige Absplitterungen kaum auftreten. Zudem sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates nach Ausführung des Schrittes (c) die Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates, die Randoberfläche der organischen Haftmittelschicht und die Randoberfläche des Stützsubstrates auf der Seite der organischen Haftmittelschicht zueinander bündig. Dies stellt sicher, dass keine organische Haftmittelschicht außerhalb der Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates existiert. Wenn bei Schritt (d) die Oberfläche des piezoelektrischen Substrates poliert wird, kann dies somit ein Ablösen der organischen Haftmittelschicht und ein Anhaften als Verunreinigung auf der Oberfläche des piezoelektrischen Substrates oder eine nachteilige Beeinflussung der Oberflächenendbearbeitung vermeiden. Da ferner bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates der Schritt (c) das Abschleifen einer Randoberfläche des geschichteten Substrates derart einbezieht, dass der anfängliche äußere Durchmesser des Stützsubstrates beibehalten wird, können die Geräte und Einspannvorrichtungen gemäß den Spezifikationen auf der Grundlage eines konstanten äußeren Durchmessers vor und nach Schritt (c) verwendet werden.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Schnittansicht eines durch ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates hergestellten Verbundsubstrates,
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2 eine Teilschnittansicht eines durch ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates hergestellten Verbundsubstrates,
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3 eine Teilschnittansicht eines durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates hergestellten Verbundsubstrates,
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4 schematische Schnittansichten von einem Herstellungsvorgang für ein Verbundsubstrat,
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5 eine Teilschnittansicht zur Darstellung einer Abschrägung,
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6 eine schematische Erläuterung der Struktur eines Abschleifmechanismus 20,
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7 eine Teilschnittansicht entlang der Linie A-A’ aus 6 zur Darstellung der Bewegung eines Abschleifrads 24 beim Abschleifen einer Randoberfläche eines geschichteten Substrates 16,
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8 Freihandzeichnungen zur Darstellung von Kantenabsplitterungen an einem LT-Substrat gemäß einem Beispiel, und
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9 Freihandzeichnungen zur Darstellung von Kantenabsplitterungen bei einem LT-Substrat nach einem Vergleichsbeispiel, und 10 zeigt eine Schnittansicht zur Darstellung des Zustands nach dem Abschleifen einer Randoberfläche des geschichteten Substrates 16 bei einem Vergleichsbeispiel.
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Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates nach der vorliegenden Erfindung bezieht der Schritt (a) das Bereitstellen eines Stützsubstrates und eines piezoelektrischen Substrates ein, welches eine elastische Welle ausbreiten kann, und eine abgeschrägte Kante aufweist. Das piezoelektrische Substrat kann ein Substrat sein, das eine elastische Welle (insbesondere eine akustische Oberflächenwelle) ausbreiten kann. Beispiele für das Material des piezoelektrischen Substrates beinhalten Lithiumtantalat, Lithiumniobat, eine einkristalline Festkörperlösung aus Lithiumniobat und Lithiumtantalat, Lithiumborat, Langasit und Quarz. Obwohl die Größe des piezoelektrischen Substrates nicht beschränkt ist, reicht der Durchmesser beispielsweise von 50 bis 150 mm, und die Dicke reicht von 150 bis 500 µm. Da zudem das piezoelektrische Substrat eine abgeschrägte Kante aufweist, splittert die Kante selten ab, selbst wenn die Kante während der Übertragung des piezoelektrischen Substrates gegen etwas stößt. Die Abschrägung kann eine C-Abschrägung sein, bei der ein überschneidender Abschnitt von zwei Oberflächen (eine Kante) in einem vorbestimmten Winkel geschnitten wird, oder eine R-Abschrägung, bei der die Kante mit einem vorbestimmten Krümmungsradius geschnitten wird. Die Rückseite des piezoelektrischen Substrates kann beispielsweise mit einem Metall oder einer Siliziumdioxidschicht mit einer Dicke im Bereich von 0,1 bis 5 µm überlagert sein. Beispiele für das Material des Stützsubstrates beinhalten Silizium, Saphir, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Borosilikatglas, Quarzglas, Spinell, Lithiumtantalat, Lithiumniobat, eine einkristalline Festkörperlösung aus Lithiumniobat und Lithiumtantalat, Lithiumborat, Langasit und Quarz. Obwohl die Größe des Stützsubstrates nicht beschränkt ist, reicht der Durchmesser beispielsweise von 50 bis 150 mm und die Dicke reicht von 150 bis 500 µm. Das Stützsubstrat kann eine abgeschrägte Kante aufweisen.
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Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates nach der vorliegenden Erfindung bezieht der Schritt (b) das Verbinden einer Oberfläche des Stützsubstrates mit der Rückseite des piezoelektrischen Substrates über eine dazwischen angeordnete organische Haftmittelschicht zur Ausbildung eines geschichteten Substrates ein. Ein organisches Haftmittel wird beispielsweise auf die Oberfläche des Stützsubstrates oder die Rückseite des piezoelektrischen Substrates oder auf beide aufgebracht, und verfestigt, während das piezoelektrische Substrat auf dem Stützsubstrat zur Ausbildung eines geschichteten Substrates angeordnet wird. Beispiele für ein Verfahren zum Aufbringen des organischen Haftmittels beinhalten eine Aufschleuderungsbeschichtung und einen Druckvorgang. Beispiele für das organische Haftmittel beinhalten ein Epoxydhaftmittel und ein Akrylhaftmittel. Wenn ein Stützsubstrat mit einem kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten als dem des piezoelektrischen Substrates bei Schritt (a) bereitgestellt wird, weist die durch Erwärmung ausgebildete organische Haftmittelschicht vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 1,0 µm auf. Beispiele für diesen Fall beinhalten den Fall, bei dem das piezoelektrische Substrat aus einem Material ausgebildet wird, das aus der Gruppe Lithiumtantalat, Lithiumniobat, eine einkristalline Festkörperlösung aus Lithiumniobat und Lithiumtantalat, Lithiumborat, Langasit und Quarz ausgewählt wird, und das Stützsubstrat aus einem Material ausgebildet wird, das aus der Gruppe Silizium, Saphir, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Borosilikatglas und Quarzglas ausgewählt wird. Wenn dabei ein akustisches Oberflächenwellenelement unter Verwendung eines fertig hergestellten Verbundsubstrates hergestellt wird, kann das akustische Oberflächenwellenelement relativ kleine Variationen bei den Frequenzeigenschaften bei Temperaturänderungen zeigen. Wenn die organische Haftmittelschicht eine Dicke oberhalb von 1,0 µm aufweist, reduziert die organische Haftmittelschicht die Differenz beim Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem piezoelektrischen Substrat und dem Stützsubstrat und die Wirkung der Reduktion von Schwankungen in den Frequenzeigenschaften bei Temperaturänderungen kann unvorteilhafter Weise nicht erzielt werden. Wenn die organische Haftmittelschicht eine Dicke unterhalb 0,1 µm aufweist, kann aufgrund der Wirkung von Lücken die Wirkung der Reduktion von Schwankungen bei den Frequenzeigenschaften bei Temperaturänderungen unvorteilhafter Weise nicht erzielt werden.
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Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates nach der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (c) das Abschleifen einer Randoberfläche des geschichteten Substrates derart, dass eine Abschrägung des piezoelektrischen Substrates entfernt wird, und derart, dass eine Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates, eine Randoberfläche der organischen Haftschicht und eine Randoberfläche des Stützsubstrates auf der Seite der organischen Haftschicht zueinander bündig ausgebildet sind. Beim Abschleifen einer Randoberfläche des geschichteten Substrates bei Schritt (c) wird das Abschleifen derart durchgeführt, dass der anfängliche äußere Durchmesser des Stützsubstrates beibehalten wird. Beispiele für ein Abschleifgerät zum Abschleifen einer Randoberfläche des geschichteten Substrates beinhalten ein Abschleifgerät, bei dem eine Randoberfläche von einem rotierenden geschichteten Substrat in Kontakt mit einem Schleifstein eines rotierenden Schleifrads gebracht wird, ein Schleifgerät, bei dem eine Randoberfläche eines rotierenden geschichteten Substrates in Kontakt mit einem nicht rotierenden Schleifstein gebracht wird, und ein Schleifgerät, bei dem ein Schleifstein an einem rotierenden Schleifrad, das sich um ein geschichtetes Substrat dreht, in Kontakt mit einer Randoberfläche des geschichteten Substrates gebracht wird. Bei Schritt (c) wird das geschichtete Substrat derart geschliffen, dass zumindest ein Teil des Stützsubstrates geschliffen wird, und derart, dass eine Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates, eine Randoberfläche der organischen Haftmittelschicht und eine Randoberfläche des Stützsubstrates auf der Seite der organischen Haftmittelschicht zueinander bündig ausgebildet werden. Dies stellt das Entfernen eines Abschnitts der außerhalb der Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates angeordneten organischen Haftmittelschicht sicher. Folglich kann dies bei den nachfolgenden Schritten ein Ablösen der organischen Haftmittelschicht und Anhaften als Verunreinigung an die Oberfläche des piezoelektrischen Substrates oder eine nachteilige Beeinflussung der Endverarbeitung der Oberfläche des piezoelektrischen Substrates vermeiden. Da zudem die Randoberfläche des geschichteten Substrates derart geschliffen wird, dass der anfängliche äußere Durchmesser des Stützsubstrates beibehalten wird, können vor und nach dem Schritt (c) die Geräte und Spannvorrichtungen gemäß den auf dem konstanten äußeren Durchmesser basierenden Spezifikationen verwendet werden.
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Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates nach der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Schritt (d) das Bereitstellen von abrasiven Körnern zwischen der Oberfläche des piezoelektrischen Substrates und einer Läppplatte, und das Läppen der Oberfläche des piezoelektrischen Substrates mit der Läppplatte zum Reduzieren der Dicke des piezoelektrischen Substrates, und Durchführen eines Spiegelpoliervorgangs der Oberfläche des piezoelektrischen Substrates. Beispiele für ein bei Schritt (d) verwendetes Gerät beinhalten allgemeine Läpp- und Poliervorrichtungen. Mit einer Läpp- und Poliervorrichtung zum Läppen und Polieren von einer Seite eines geschichteten Substrates wird beispielsweise ein zu läppendes geschichtetes Substrat zunächst unter Druck zwischen einer Druckplatte und einer Läppplatte angeordnet, und die Druckplatte wird rotiert, während eine abrasive Körner enthaltende Aufschlämmung zwischen dem geschichteten Substrat und der Läppplatte zugeführt wird, wodurch die Dicke des piezoelektrischen Substrates reduziert wird. Nachfolgend wird die Läppplatte mit einer Läppplatte ersetzt, die einen Polsterbelag auf der Oberfläche aufweist, und die abrasiven Körner werden mit abrasiven Körnern mit einer höheren Körnungszahl ersetzt. Die Druckplatte wird rotiert und gedreht, um einen Spiegelpoliervorgang der Oberfläche des piezoelektrischen Substrates durchzuführen. Da der Schritt (c) das Abschleifen einer Randoberfläche des geschichteten Substrates derart beinhaltet, dass eine Abschrägung des piezoelektrischen Substrates entfernt wird, sowie derart, dass eine Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates und eine Randoberfläche der organischen Haftmittelschicht zueinander bündig ausgebildet werden, wird bei dem dem Schritt (d) unterzogenen geschichteten Substrat eine Kante des piezoelektrischen Substrates mit dem Stützsubstrat über die dazwischen angeordnete organische Haftmittelschicht verbunden. Somit ist bei der Behandlung der Oberfläche des piezoelektrischen Substrates mit abrasiven Körnern die Kante des piezoelektrischen Substrates widerstandsfähig gegenüber einer Absplitterung im Vergleich zu einem Substrat, bei dem die Kante nicht mit dem Stützsubstrat verbunden ist (beispielsweise das geschichtete Substrat vor dem Schritt (c)).
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1 zeigt eine Schnittansicht von einem spezifischen Beispiel für ein durch das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates hergestellten Verbundsubstrates. In der Figur repräsentiert ein Abschnitt mit einer gestrichelten Linie einen bei dem Schritt (c) geschliffen Abschnitt, und ein Abschnitt innerhalb einer abwechselnd lang und kurz gestrichelten Linie stellt einen durch den Läpp- und Poliervorgang bei Schritt (d) entfernten Abschnitt dar. 1 zeigt ein Verbundsubstrat 7, das bereitgestellt wird, indem das geschichtete Substrat derart geschliffen wird, dass eine Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates 1, eine Randoberfläche der organischen Haftmittelschicht 4 und eine Randoberfläche 2a des Stützsubstrates 2 auf der Seite der organischen Haftmittelschicht 4 zueinander bündig ausgebildet werden, und indem das piezoelektrische Substrat 1 poliert wird. Ein Abschnitt in Klammern in 1 repräsentiert das bei Schritt (b) bereitgestellte geschichtete Substrat 6. Da das in 1 gezeigte Verbundsubstrat 7 durch das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt wird, ist die Kante des piezoelektrischen Substrates 1 resistent gegenüber Absplitterungen. Da zudem keine organische Haftmittelschicht 4 außerhalb der Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates 1 existiert, wird die organische Haftmittelschicht 4 vor einem Ablösen und Anhaften als Verunreinigung an der Oberfläche des piezoelektrischen Substrates 1 oder vor einer nachteiligen Beeinflussung der Oberflächenendverarbeitung bewahrt, wenn die Oberfläche des piezoelektrischen Substrates 1 poliert wird. Da ferner der anfängliche äußere Durchmesser des Stützsubstrates 2 selbst nach dem Abschleifvorgang bei Schritt (c) beibehalten wird, können die Geräte und Spannvorrichtungen gemäß den auf dem äußeren Durchmesser vor dem Abschleifvorgang bei Schritt (c) basierenden Spezifikationen verwendet werden.
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Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates nach der vorliegenden Erfindung, wie es vorstehend beschrieben ist, kann der Winkel θ zwischen der Ebene auf der Seite der organischen Haftmittelschicht 4 bei einem Abschnitt 2b des Stützsubstrates 2 mit dem anfänglichen äußeren Durchmesser und der Randoberfläche 2a des Stützsubstrates 2 auf der Seite der organischen Haftmittelschicht 4 größer als 0° aber kleiner als 180° sein (vergleiche die Teilschnittansicht des Verbundsubstrates aus 2). Der Winkel θ beträgt noch bevorzugter mehr als 90° aber weniger als 180°, weil bei diesem Bereich der Winkel zwischen der Oberseite des piezoelektrischen Substrates und der Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates 1 ein stumpfer Winkel ist, und dieselbe Wirkung wie eine Abschrägung erhalten werden kann. Der Winkel θ kann größer als 0° aber weniger als 90° betragen. Dabei kann die Kante zwischen der Oberseite des piezoelektrischen Substrates 1 und der Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates 1 abgeschrägt sein.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates nach der vorliegenden Erfindung wird das Abschleifen einer Randoberfläche des geschichteten Substrates 6 bei Schritt (c) derart durchgeführt, wie es bei der Teilschnittansicht aus 3 dargestellt ist, nämlich dass ein von einer Ebene auf der Seite der organischen Haftmittelschicht 4 in einem Abschnitt 2b des Stützsubstrates 2 mit dem anfänglichen äußeren Durchmesser des Stützsubstrates 2 zu der Randoberfläche auf der Seite der organischen Haftmittelschicht 4 ansteigender Abschnitt 2c eine gekrümmte Oberfläche aufweist. Falls es eine Kreuzungslinie zwischen einer Ebene auf der Seite der organischen Haftmittelschicht 4 in einem Abschnitt 2b des Stützsubstrates 2 mit dem anfänglichen äußeren Durchmesser und der Randoberfläche des Stützsubstrates 2 auf der Seite der organischen Haftmittelschicht 4 gibt, kann beim Läppen und Polieren der Randoberfläche des geschichteten Substrates 6 bei dem vorstehend beschriebenen Schritt (c) eine auf die Kreuzungslinie ausgeübte Verspannung ein Absplittern des Stützsubstrates 2 verursachen. Ein Abschleifen des Stützsubstrates derart, dass der ansteigende Abschnitt 2c eine gekrümmte Oberfläche gemäß der Darstellung aus 3 aufweist, kann die Kreuzungslinie eliminieren und dadurch das Absplittern des Stützsubstrates 2 vermeiden.
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Ein Verbundsubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung nach dem entsprechenden Patentanspruch beinhaltet ein Stützsubstrat, ein piezoelektrisches Substrat und eine organische Haftmittelschicht zum Verbinden des piezoelektrischen Substrates mit dem Stützsubstrat. Eine Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates, eine Randoberfläche der organischen Haftmittelschicht und eine Randoberfläche des Stützsubstrates auf der Seite der organischen Haftmittelschicht sind zueinander bündig. Das Stützsubstrat weist einen größeren äußeren Durchmesser als der äußere Durchmesser der Randoberfläche auf der Seite der organischen Haftmittelschicht auf. Ein derartiges Verbundsubstrat kann beispielsweise durch das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates hergestellt werden.
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BEISPIELE
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BEISPIEL 1
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4 zeigt schematische Schnittansichten von einem Herstellungsvorgang für ein Verbundsubstrat nach dem vorliegenden Beispiel. Zunächst wurde ein Lithiumtantalatsubstrat (ein LT-Substrat) 10, das einen orientierten flachen Abschnitt (einen OF-Abschnitt) aufwies, mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Dicke von 250 µm als piezoelektrisches Substrat bereitgestellt. Ein Siliziumsubstrat 12 mit einem OF-Abschnitt und einem Durchmesser von 100 mm sowie einer Dicke von 350 µm wurde als Stützsubstrat bereitgestellt (vergleiche 4(a)). Das LT-Substrat 10 war ein 36° Ygeschnittenes X-Ausbreitungs-LT-Substrat, wobei X die Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle (SAW) bezeichnet, und 36° Y-geschnitten den Schnittwinkel des um die X-Achse mit einem Drehwinkel von 36° von der Y-Achse zur Z-Achse drehenden Substrates bezeichnet. Das LT-Substrat 10 und das Siliziumsubstrat 12 umfassten eine abgeschrägte Kante. 5 zeigt eine Teilschnittansicht zur Darstellung einer Abschrägung. Wie in der Figur dargestellt ist, erstreckte sich die Abschrägung von 300 µm innerhalb einer Randoberfläche des LT-Substrates 10 und wies einen Winkel von 20° an dieser Stelle auf. Dann wurde ein Epoxydhaftmittel 13 auf das Siliziumsubstrat 12 durch eine Aufschleuderungsbeschichtung aufgebracht. Das LT-Substrat 10 wurde an dem Siliziumsubstrat 12 angebracht und auf 180°C erwärmt. Somit wurde ein geschichtetes Substrat 16, das eine organische Haftmittelschicht 14 (eine durch Verfestigung des Epoxydhaftmittels 13 ausgebildete Schicht) mit einer Dicke von 0,3 µm beinhaltete, ausgebildet (vergleiche 4(b)).
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Eine Randoberfläche des geschichteten Substrates 16 wurde dann mit einem Schleifgerät geschliffen (vergleiche 4(c)). Ein Abschleifmechanismus 20 des verwendeten Schleifgerätes ist nachstehend beschrieben. 6 zeigt eine erläuternde Zeichnung des Schleifmechanismus 20. Der Schleifmechanismus 20 ist ein Mechanismus, bei dem ein Schleifrad 24 in einer im Voraus eingestellten Höhe rotiert und horizontal bewegt wird, um einen Schleifstein 28 des Schleifrades 24 gegen eine Randoberfläche des geschichteten Substrates 16 zu drücken, welches auf einem Rotationshalter 22 durch einen Vakuumsog gehalten wird, wobei das Siliziumsubstrat 12 nach unten gerichtet ist, und das in dieselbe Richtung wie das Schleifrad 24 rotiert, um die Randoberfläche abzuschleifen. Der Schleifstein 28 ist ein kreisförmiges Element mit einem rechteckigen Querschnitt und ist auf eine obere Seitenoberfläche des Hauptkörpers 26 des Schleifrades fixiert. Bei dem vorliegenden Beispiel wurde die Höhe des Schleifrades 24 derart eingestellt, dass die Position der unteren Oberfläche des Schleifsteins 28 der Position 100 µm unter der Oberseite des Siliziumsubstrates 12 entsprach. 7 stellt die horizontale Bewegung des Schleifrades 24 beim Abschleifen der Randoberfläche des geschichteten Substrates 16 dar. 7 zeigt eine Teilschnittansicht entlang der Linie A-A’ zur Darstellung der horizontalen Bewegung des Schleifrades 24 (bezüglich der Schnittlinie A-A’ vergleiche 6). Eine gestrichelte Linie in der Figur gibt die Position des Schleifrades 24 an, wenn das Schleifrad 24 horizontal bewegt wird, um den Abschleifvorgang zu beenden. Nach dem Abschleifen wurde gemäß 4(c) das Siliziumsubstrat 12 um 100 µm von der Oberseite und 1 mm vom Rand abgeschliffen, wies aber den anfänglichen äußeren Durchmesser auf. Das LT-Substrat 10 und die organische Haftmittelschicht 14 wurden bis zu 1 mm innerhalb des Randes des Siliziumsubstrates 12 geschliffen. Somit wurde nach dem Abschleifen eine Abschrägung des LT-Substrates 10 entfernt, und die Randoberfläche des LT-Substrates 10, die Randoberfläche der organischen Haftmittelschicht 14 und die Randoberfläche des Siliziumsubstrates auf der Seite der organischen Haftmittelschicht wurden zueinander bündig ausgebildet.
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Das LT-Substrat 10 wurde dann mit einer Läpp- und Poliervorrichtung bis zu einer Dicke von 30 µm geläppt und poliert (vergleiche 4(d)). Als Läpp- und Poliervorrichtung wurde eine Läpp- und Poliervorrichtung verwendet, welche die Dicke reduzieren sowie einen Spiegelpoliervorgang durchführen kann, wie es nachstehend beschrieben ist. Im Einzelnen wurde zur Reduktion der Dicke eine Läpp- und Poliervorrichtung derart verwendet, dass das geschichtete Substrat 16 nach Abschleifen der Randoberfläche des geschichteten Substrates 16 (ein geschliffenes Substrat) zwischen einer Läppplatte und einer Druckplatte angeordnet wurde, eine abrasive Körner enthaltende Aufschlämmung zwischen dem abgeschliffenen Substrat und der Läppplatte zugeführt wurde, und die Druckplatte rotiert wurde, während das abgeschliffene Substrat gegen die Oberfläche der Läppplatte durch die Druckplatte gedrückt wurde. Nachfolgend wurde zur Durchführung des Spiegelpoliervorgangs eine Poliervorrichtung derart verwendet, dass die Läppplatte mit einer Läppplatte mit einer Polsterauflage auf der Oberfläche ersetzt wurde, die abrasiven Körner mit abrasiven Körnern mit einer höheren Körnungszahl ersetzt wurden, und die Druckplatte rotiert und gedreht wurde, um einen Spiegelpoliervorgang der Oberfläche des piezoelektrischen Substrates durchzuführen. Die Oberfläche des LT-Substrates, welches ein geschliffenes Substrat war, wurde zunächst gegen die Oberfläche der Läppplatte gedrückt, und wurde dann bei einer Drehgeschwindigkeit von 100 U/min für eine Polierzeit von 60 Minuten poliert. Die Läppplatte wurde dann mit einer Läppplatte mit einer Polsterauflage auf der Oberfläche ersetzt, und die abrasiven Körner wurden mit abrasiven Körnern mit einer höheren Körnungszahl ersetzt. Ein Spiegelpoliervorgang wurde unter den Bedingungen durchgeführt, dass der Druck, mit dem das abgeschliffene Substrat gegen die Oberfläche der Läppplatte gedrückt wurde, 0,2 MPa betrug, die Drehgeschwindigkeit 100 U/min war, die Orbitalgeschwindigkeit 100 U/min war, und die Polierzeit 60 Minuten betrug.
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8 stellt das Absplittern an einer Kante des LT-Substrates 10 dar, wenn fünf Verbundsubstrate durch den vorliegenden Herstellungsvorgang hergestellt wurden. 8 zeigt Freihandzeichnungen, die durch visuelle Inspektionen der Absplitterungen an der Kante des LT-Substrates 10 erstellt wurden. Die Figur zeigt, dass das erste bis fünfte Verbundsubstrat keine Absplitterung aufwies.
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VERGLEICHSBEISPIEL 1
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Ein Vergleichsbeispiel wurde auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt, außer dass nach der Ausbildung des in 4(b) dargestellten geschichteten Substrates 16 die Oberfläche des LT-Substrates 10 mit einer Läpp- und Poliervorrichtung geläppt und poliert wurde, ohne eine Randoberfläche des geschichteten Substrates 16 abzuschleifen. 9 stellt die Absplitterung an einer Kante des LT-Substrates 10 dar, wenn fünf Verbundsubstrate durch diesen Herstellungsvorgang hergestellt wurden. 9 zeigt Freihandzeichnungen, die durch visuelle Inspektionen der Absplitterung an einer Kante des LT-Substrates 10 erstellt wurden. Bei den Zeichnungen geben die schraffierten Bereiche die Absplitterungen an dem LT-Substrat 10 an. Die Figur zeigt, dass das erste bis fünfte Verbundsubstrat eine Vielzahl von Absplitterungen zeigt.
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BEISPIEL 2
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Hundert Verbundsubstrate wurden auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt, außer dass das LT-Substrat 10 ein 42° Y-geschnittenes X-Ausbreitungs-LT-Substrat war, dass die Dicke des Siliziumsubstrates 12 250 µm betrugt, dass die Dicke der organischen Haftmittelschicht 14 0,6 µm betrug, und dass die Randoberfläche des geschichteten Substrates 16 geschliffen wurde, nachdem die Höhe des Schleifrades 24 derart eingestellt wurde, dass die Position der unteren Oberfläche des Schleifsteins 28 der Position 50 µm unter der Oberseite des Siliziumsubstrates 12 entsprach. Bei allen 100 Verbundsubstraten, die derart hergestellt wurden, zeigte das LT-Substrat 10 keine Absplitterung.
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VERGLEICHSBEISPIEL 2
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Fünfzig Verbundsubstrate wurden auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 2 hergestellt, außer dass die Dicke des Siliziumsubstrates 12 220 µm betrug, und dass die Oberfläche des LT-Substrates 10 geläppt und poliert wurde, ohne die Randoberfläche des geschichteten Substrats 16 abzuschleifen. Bei 40 der 50 somit hergestellten Verbundsubstrate zeigte das LT-Substrat 10 eine Absplitterung.
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BEISPIEL 3
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Hundert Verbundsubstrate wurden auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt, außer dass das Stützsubstrat aus Borosilikatglas ausgebildet wurde. Bei allen somit hergestellten 100 Verbundsubstraten zeigte das LT-Substrat 10 keine Absplitterung.
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VERGLEICHSBEISPIEL 3
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Fünfzig Verbundsubstrate wurden auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 3 hergestellt, außer dass die Oberfläche des LT-Substrates 10 geläppt und poliert wurde, ohne die Randoberfläche des geschichteten Substrates 16 abzuschleifen. Bei 35 der 50 somit hergestellten Verbundsubstrate zeigte das LT-Substrat 10 eine Absplitterung.
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BEISPIEL 4
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Fünfzig Verbundsubstrate wurden auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt, außer dass das piezoelektrische Substrat ein Lithiumniobatsubstrat (64° Y-geschnittenes X-Ausbreitungs-LN-Substrat) war. Bei allen somit hergestellten 50 Verbundsubstraten zeigte das LN-Substrat keine Absplitterung.
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VERGLEICHSBEISPIEL 4
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Fünfzig Verbundsubstrate wurden auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 4 hergestellt, außer dass die Oberfläche des LN-Substrates geläppt und poliert wurde, ohne die Randoberfläche des geschichteten Substrates 16 abzuschleifen. Bei 30 der somit hergestellten 50 Verbundsubstrate zeigte das LN-Substrat eine Absplitterung.
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Die Ergebnisse der Beispiele 1, 2, 3 und 4 und der Vergleichsbeispiele 1, 2, 3 und 4 zeigen, dass das Auftreten von Absplitterungen an dem LT-Substrat 10 und dem LN-Substrat während des Läpp- und Poliervorgangs beim Läppen und Polieren des LT-Substrates 10 und des LN-Substrats nach dem Abschleifen der Randoberfläche des geschichteten Substrats 16 niedriger als beim Läppen und Polieren des LT-Substrates 10 und dem LN-Substrat ohne Abschleifen der Randoberfläche des geschichteten Substrates 16 war.
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BEISPIEL 5
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Hundert derselben Verbundsubstrate wie bei Beispiel 1 wurden hergestellt. Eine Oberfläche des LT-Substrates 10 des somit hergestellten Verbundsubstrates wurde mit einem Stereoskopmikroskop betrachtet. Es zeigte sich, dass keine organische Haftmittelschicht 14 auf der Oberfläche abgelagert war.
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VERGLEICHSBEISPIEL 5
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Fünfzig Verbundsubstrate wurden auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt, außer dass nach der Ausbildung des in 4(b) dargestellten geschichteten Substrates 16 eine Randoberfläche des LT-Substrates 10 um 1 mm vom Rand ohne Abschleifen einer Randoberfläche des Siliziumsubstrates 12 des geschichteten Substrates 16 abgeschliffen wurde, und die Oberfläche des LT-Substrates 10 mit einer Läpp- und Poliervorrichtung geläppt und poliert wurde. Eine Oberfläche des LT-Substrates 10 des somit hergestellten Verbundsubstrates wurde mit einem stereoskopischen Mikroskop betrachtet. Es ergab sich, dass bei allen somit hergestellten 50 Verbundsubstraten ein Teil der organischen Haftmittelschicht 14 abgelagert war.
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Die Ergebnisse von Beispiel 5 und Vergleichsbeispiel 5 zeigten, dass das Abschleifen der Randoberfläche des geschichteten Substrates 16 derart, dass die Randoberfläche des LT-Substrates 10, die Randoberfläche der organischen Haftmittelschicht 14 und die Randoberfläche des Siliziumsubstrates 12 auf der Seite der organischen Haftmittelschicht 14 zueinander bündig ausgebildet waren, ein Ablösen der organischen Haftmittelschicht 14 und Anhaften als Verunreinigung an der Oberfläche des LT-Substrates 10 bei dem Läpp- und Poliervorgang vermeiden konnte, in Vergleich zu dem Fall des Abschleifens der Randoberfläche des LT-Substrates 10 ohne Abschleifen der Randoberfläche des Siliziumsubstrates 12. Der Grund hierfür ist möglicherweise der folgende Punkt. Bei Vergleichsbeispiel 5 wurde die Randoberfläche des LT-Substrates 10 ohne Abschleifen der Randoberfläche des Siliziumsubstrates 12 abgeschliffen. Daher wurde ein Teil der Randoberfläche der organischen Haftmittelschicht 14 abgeschliffen, und ein Teil der organischen Haftmittelschicht 14 verblieb außerhalb der Randoberfläche des LT-Substrates 10 nach dem Abschleifen (vergleiche Schnittansicht nach dem Abschleifen der Randoberfläche des geschichteten Substrates 16, wie es in 10 dargestellt ist. Der Abschnitt innerhalb der gestrichelten Linie gibt den abgeschliffenen Abschnitt an.). Beim Läppen und Polieren der Oberfläche des LT-Substrates 10 wurde der verbleibende Abschnitt der organischen Haftmittelschicht 14 möglicherweise abgelöst und an die Oberfläche des LT-Substrates 10 angehaftet. Eine Verunreinigung der Oberfläche des LT-Substrates 10 resultiert unvorteilhafter Weise in einer Verringerung der Ausbeute, beispielsweise wenn Elektroden auf der Oberfläche des LT-Substrates 10 zur Herstellung eines SAW-Filters ausgebildet werden. Bei Beispiel 5 wurde beim Abschleifen der Randoberfläche des geschichteten Substrates 16 das Siliziumsubstrat 12 ebenfalls abgeschliffen. Dies stellt das Entfernen eines Abschnitts der organischen Haftmittelschicht 14 außerhalb der Randoberfläche des LT-Substrates 10 sicher. Dies kann ein Ablösen der organischen Haftmittelschicht 14 und Anhaften an der Oberfläche des LT-Substrates 10 vermeiden.
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BEISPIEL 6
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Ein Verbundsubstrat wurde auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Dicke der organischen Haftschicht
14 gemäß Tabelle 1 abgewandelt wurde. Bei dem somit hergestellten Verbundsubstrat wurden eine Eingangselektrode und eine Ausgangselektrode jeweils aus metallischem Aluminium auf der Oberfläche des LT-Substrates zur Herstellung eines SAW-Filters ausgebildet. Der Wärmeausdehnungskoeffizient und die Frequenz-Temperatur-Charakteristik des SAW-Filters wurden bestimmt. Tabelle 1 zeigt die Messergebnisse. Das LT-Substrat wies einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in der SAW-Ausbreitungsrichtung X von 16 ppm/°C auf. Ein einkristallines Siliziumsubstrat weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in der SAW-Ausbreitungsrichtung X von 3 ppm/°C auf. Die Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen deutlich, dass die Frequenz/Temperatur-Charakteristik (Temperaturcharakteristik) bei einer Dicke der organischen Haftmittelschicht im Bereich von 0,1 bis 1,0 µm merklich und kritisch verbessert wurden.
Dicke der organischen Haft mittelschicht (µm) | 0,05 | 0,1 | 1 | 2 | 5 | 10 | 15 |
Wärmeausdehnungskoeffizient (ppm/°C) | 16 | 8 | 9 | 16 | 16 | 16 | 16 |
Temperaturcharakteristik (ppm/°C) | –30 | –15 | –17 | –30 | –30 | –30 | –30 |
Tabelle 1
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Nach vorstehender Beschreibung kann somit ein erfindungsgemäßes Verbundsubstrat bei akustischen Oberflächenwellenvorrichtungen verwendet werden, die als Filterelement oder einem Oszillator zur Verwendung beispielsweise in Mobiltelefonen und elastischen Wellenvorrichtungen wie etwa Lamb-Wellenelementen mit einer piezoelektrischen Dünnschicht und Dünnschichtresonatoren mit einer piezoelektrischen Dünnschicht (sogenannte FBAR: film bulk acoustic resonator) arbeiten können.
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Bei einem derartigen Verbundssubstrat, bei dem ein piezoelektrisches Substrat mit einem Stützsubstrat über eine dazwischen angeordnete organische Haftmittelschicht verbunden ist, kann das Absplittern einer Kante des piezoelektrischen Substrates vermieden werden, wenn eine Oberfläche des piezoelektrischen Substrates mit abrasiven Körnern behandelt wird. Dabei werden ein Stützsubstrat und ein piezoelektrisches Substrat bereitgestellt. Eine Oberfläche des Stützsubstrates wird mit der Rückseite des piezoelektrischen Substrates über eine dazwischen angeordnete organische Haftmittelschicht zur Ausbildung eines geschichteten Substrates verbunden. Nachfolgend wird eine Randoberfläche des geschichteten Substrates derart geschliffen, dass eine Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates, eine Randoberfläche der organischen Haftmittelschicht und eine Randoberfläche des Stützsubstrates auf der Seite der organischen Haftmittelschicht zueinander bündig ausgebildet werden. Nachfolgend wird die Oberfläche des piezoelektrischen Substrates zur Reduktion der Dicke des piezoelektrischen Substrates und zur Durchführung eines Spiegelpoliervorgangs für die Oberfläche poliert.