DE112019002430B4

DE112019002430B4 - Verbundener Körper und Akustikwellenelement

Info

Publication number: DE112019002430B4
Application number: DE112019002430.2T
Authority: DE
Inventors: Yudai Uno; Masashi Goto; Tomoyoshi Tai
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2019-04-23
Publication date: 2022-07-28
Anticipated expiration: 2039-04-24
Also published as: TWI794492B; JP6644208B1; KR20210005738A; KR102287005B1; CN112243568A; TW202002508A; DE112019002430T5; WO2019244471A1; US20210111332A1; US11139427B2; JPWO2019244471A1; CN112243568B

Abstract

Verbundener Körper, aufweisend:
ein piezoelektrisches Einkristallsubstrat;
ein Trägersubstrat, das ein polykristallines Keramikmaterial oder ein Einkristallmaterial aufweist;
eine Verbindungsschicht, die auf dem piezoelektrischen Einkristallsubstrat bereitgestellt ist und eine Zusammensetzung von Si(_1-x)O_x (0,008 ≤ x ≤ 0,408) aufweist; und
eine amorphe Schicht, die zwischen dem Trägersubstrat und der Verbindungsschicht bereitgestellt ist, wobei die amorphe Schicht Sauerstoffatome und Argonatome aufweist,
wobei eine Konzentration der Sauerstoffatome an einem zentralen Teil der amorphen Schicht höher ist als eine Konzentration der Sauerstoffatome an einem Randteil der amorphen Schicht, wenn die amorphe Schicht in einer Draufsicht betrachtet wird.

Description

(Technisches Gebiet)
Die vorliegende Erfindung betrifft einen verbundenen Körper und eine Akustikwellenvorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Zur Herstellung einer Hochleistungs-Halbleitervorrichtung wurde verbreitet ein SOI-Substrat verwendet, das aus Si mit hohem Widerstand/SiO₂-Dünnfilm/Si-Dünnfilm zusammengesetzt ist. Zur Herstellung des SOI-Substrats wird eine Plasmaaktivierung verwendet. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Verbinden bei einer relativ niedrigen Temperatur (400 °C) realisiert werden kann. Es wird ein Verbundsubstrat vorgeschlagen, das aus einem ähnlichen Si/SiO₂-Dünnfilm/piezoelektrischer Dünnfilm zur Verbesserung der Eigenschaften einer piezoelektrischen Vorrichtung zusammengesetzt ist (Patentdokument 1). Gemäß dem Patentdokument 1 werden das piezoelektrische Einkristallsubstrat, das aus Lithiumniobat oder Lithiumtantalat zusammengesetzt ist, und ein Siliziumsubstrat mit der darauf ausgebildeten Siliziumoxidschicht durch ein lonenaktivierungsverfahren aktiviert, worauf das Verbinden durchgeführt wird.
Ferner ist ein Direktverbindungsverfahren eines sogenannten FAB („Fast Atom Beam“)-Systems bekannt. Gemäß diesem Verfahren wird ein neutralisierter Atomstrahl auf jede Verbindungsoberfläche bei Umgebungstemperatur eingestrahlt, so dass sie aktiviert wird, worauf das direkte Verbinden durchgeführt wird (Patentdokument 2).
Gemäß Patentdokument 3 werden Oberflächen eines Siliziumsubstrats und eines Lithiumtantalatsubstrats einer Oberflächenaktivierung durch einen neutralisierten Atomstrahl unterzogen und die Oberflächen werden miteinander verbunden, so dass eine amorphe Schicht, die Tantal, Silizium und Argonatome enthält, entlang einer Grenzfläche zwischen dem Siliziumsubstrat und dem Lithiumtantalatsubstrat erzeugt wird. Patentdokument 4 offenbart einen verbundenen Körper und Akustikwellenvorrichtung.
(Dokumente des Standes der Technik)
(Patentdokumente)

(Patentdokument 1) JP 2016 - 225 537 A
(Patentdokument 2) JP 2014 - 86 400 A
(Patentdokument 3) WO 2017 / 134 980 A1
(Patentdokument 4) DE 11 2018 000 012 T5

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
(Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe)
Ein Lithiumtantalat- oder Lithiumniobat-Einkristall, der in einem Akustikwellenfilter verwendet wird, weist eine niedrige Wärmeleitfähigkeit auf. Aufgrund der Zunahme der übertragenen elektrischen Leistung, die aus der kürzlichen Zunahme der Kommunikationsausmaße und der Wärmeerzeugung von umgebenden Vorrichtungen resultiert, die durch eine Modulherstellung bereitgestellt werden, neigt die Akustikwellenvorrichtung zu einem Temperaturanstieg. Als Ergebnis konnte der Akustikwellenfilter, der nur aus einem piezoelektrischen Einkristallsubstrat zusammengesetzt ist, nicht für Hochleistungskommunikationsendgeräte verwendet werden.
Andererseits kann gemäß dem Verfahren, bei dem ein neutralisierter Atomstrahl auf Bindungsoberflächen eines piezoelektrischen Einkristallsubstrats und eines Trägersubstrats gemäß einem FAB („Fast Atom Beam“)-System eingestrahlt wird, so dass diese, die direkt miteinander verbunden werden, aktiviert werden, Wärme zu der Seite des Trägersubstrats abgeleitet werden. Die Wärmeableitungseigenschaften sind besser als bei einem Akustikwellenfilter, der nur aus dem piezoelektrischen Einkristallsubstrat zusammengesetzt ist. Es wird jedoch eine höhere Temperatur von etwa 80 °C auf den verbundenen Körper aus dem piezoelektrischen Einkristallsubstrat und dem Trägersubstrat ausgeübt und folglich kann ein Verzug auftreten. Es wird davon ausgegangen, dass aufgrund eines Unterschieds bei der Wärmeausdehnung des piezoelektrischen Einkristallsubstrats und des Trägersubstrats eine große Belastung auf eine Kristallebene des piezoelektrischen Einkristallsubstrats ausgeübt wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in einem verbundenen Körper aus einem piezoelektrischen Einkristallsubstrat und einem Trägersubstrat einen Verzug des verbundenen Körpers zu unterdrücken.
(Lösung der Aufgabe)
Die vorliegende Erfindung stellt einen verbundenen Körper bereit, aufweisend:

ein piezoelektrisches Einkristallsubstrat;
ein Trägersubstrat, das ein polykristallines Keramikmaterial oder ein Einkristallmaterial aufweist;
eine Verbindungsschicht, die auf dem piezoelektrischen Einkristallsubstrat bereitgestellt ist und eine Zusammensetzung von Si(_1-x)O_x (0,008 ≤ x ≤ 0,408) aufweist; und
eine amorphe Schicht, die zwischen dem Trägersubstrat und der Verbindungsschicht bereitgestellt ist, wobei die amorphe Schicht Sauerstoffatome und Argonatome aufweist,
wobei eine Konzentration der Sauerstoffatome an einem zentralen Teil der amorphen Schicht höher ist als eine Konzentration der Sauerstoffatome an einem Randteil der amorphen Schicht, wenn die amorphe Schicht in einer Draufsicht betrachtet wird.

Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Akustikwellenvorrichtung bereit, aufweisend:

den verbundenen Körper; und
eine Elektrode, die auf dem piezoelektrischen Einkristallsubstrat bereitgestellt ist.

(Effekte der Erfindung)
Gemäß der Erfindung wird die Verbindungsschicht mit der vorstehend beschriebenen spezifischen Zusammensetzung so bereitgestellt, dass die Isoliereigenschaften der Verbindungsschicht verbessert werden können.
Darüber hinaus wird in dem Fall, bei dem eine solche Verbindungsschicht bereitgestellt wird, eine dünne amorphe Schicht entlang einer Grenzfläche zwischen der Verbindungsschicht auf dem piezoelektrischen Einkristallsubstrat und dem Trägersubstrat erzeugt. Wenn der so erhaltene verbundene Körper erwärmt wird, kann jedoch ein Verzug des verbundenen Körpers auftreten.
Folglich haben die Erfinder die Ursache des Verzugs untersucht und sind zu der Erkenntnis gelangt, dass der Verzug möglicherweise aufgrund des Unterschieds bei der Wärmeausdehnung des piezoelektrischen Einkristallsubstrats und des Trägersubstrats erzeugt wird. Es wird davon ausgegangen, dass der Verzug, der durch den Unterschied bei der Wärmeausdehnung verursacht wird, in der Verbindungsschicht und der amorphen Schicht im Hinblick auf die Struktur nur schwer absorbiert werden kann.
Dabei haben die Erfinder bei der Erzeugung der amorphen Schicht entlang der Verbindungsgrenzfläche der Verbindungsschicht auf dem piezoelektrischen Einkristallsubstrat und dem Trägersubstrat versucht, die Struktur einer Austrittsöffnung eines Argonatomstrahl zu verändern, beispielsweise zum Erhöhen der Energieintensität des Argonatomstrahls an dem zentralen Teil der Verbindungsgrenzfläche und um die Sauerstoffkonzentration an dem zentralen Teil höher einzustellen als die Sauerstoffkonzentration an dem Randteil der amorphen Schicht auf der Verbindungsschicht. Die Erfinder haben dann die Effekte auf den Verzug des verbundenen Körpers beim Erwärmen untersucht. Als Ergebnis war der Verzug des verbundenen Körpers beim Erwärmen beträchtlich vermindert.
Obwohl der Grund dafür nicht klar ist, wird durch Bereitstellen der Verteilung der Konzentrationen in der Ebene derart, dass die Sauerstoffkonzentration an dem zentralen Teil der amorphen Schicht relativ hoch ist, die Verteilung der Dicke der amorphen Schicht in der Ebene derart eingestellt, dass die Dicke an dem zentralen Teil weiter erhöht wird. Als Ergebnis wird davon ausgegangen, dass die Belastung, die auf den piezoelektrischen Einkristall beim Erwärmen ausgeübt wird, relaxiert wird und dass der Verzug des verbundenen Körpers beim Erwärmen unterdrückt wird.
Figurenliste

1(a) zeigt den Zustand, bei dem eine Verbindungsschicht 2 auf einer Oberfläche 4a eines piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4 bereitgestellt ist, 1(b) zeigt den Zustand, bei dem eine Oberfläche 2b einer Verbindungsschicht 2A durch einen neutralisierten Strahl A aktiviert wird, und 1(c) zeigt den Zustand, bei dem eine Oberfläche 1a eines Trägersubstrats 1 durch den neutralisierten Strahl A aktiviert wird.
2(a) zeigt den Zustand, bei dem das piezoelektrische Einkristallsubstrat 4 und das Trägersubstrat 1 miteinander verbunden sind, 2(b) zeigt den Zustand, bei dem das piezoelektrische Einkristallsubstrat 4A durch Verarbeiten dünner gemacht worden ist, und
2(c) zeigt den Zustand, bei dem Elektroden 6 auf dem piezoelektrischen Einkristallsubstrat 4A bereitgestellt sind.
3(a) zeigt den Zustand, bei dem eine Zwischenschicht 9 und eine Verbindungsschicht 2 auf einer Oberfläche 4a des piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4 bereitgestellt sind, 3(b) zeigt den Zustand, bei dem eine Oberfläche 2b der Verbindungsschicht 2A durch den neutralisierten Strahl A aktiviert wird, und 3(c) zeigt den Zustand, bei dem die Oberfläche 1a des Trägersubstrats 1 durch den neutralisierten Strahl A aktiviert wird.
4(a) zeigt den Zustand, bei dem das piezoelektrische Einkristallsubstrat 4 und das Trägersubstrat 1 miteinander verbunden sind, 4(b) zeigt den Zustand, bei dem das piezoelektrische Einkristallsubstrat 4A durch Verarbeiten dünner gemacht worden ist, und
4(c) zeigt den Zustand, bei dem Elektroden 6 auf dem piezoelektrischen Einkristallsubstrat 4A bereitgestellt sind.

AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter geeigneter Bezugnahme auf Zeichnungen detaillierter beschrieben.
Gemäß einer Ausführungsform, die in den 1 und 2 gezeigt ist, wird zuerst, wie es in der 1(a) gezeigt ist, eine Verbindungsschicht 2 auf einer Oberfläche 4a eines piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4 bereitgestellt. 4b stellt eine Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite dar. Dabei kann eine Unregelmäßigkeit auf einer Oberfläche 2a der Verbindungsschicht 2 vorliegen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Oberfläche 2a der Verbindungsschicht 2 dann einem Einebnungsvorgang zur Bildung einer flachen Oberfläche 2b auf der Verbindungsschicht unterzogen, wie es in der 1(b) gezeigt ist. Die Dicke der Verbindungsschicht 2 wird durch den Einebnungsvorgang üblicherweise geringer gemacht, was zu einer dünneren Verbindungsschicht 2A führt (vgl. die 1(b)). Der Einebnungsvorgang wird jedoch nicht zwangsläufig durchgeführt. Dann wird ein neutralisierter Strahl auf die Oberfläche 2b der Verbindungsschicht 2A gemäß den Pfeilen A eingestrahlt, so dass die Oberfläche der Verbindungsschicht 2A aktiviert wird, wodurch eine aktivierte Oberfläche bereitgestellt wird.
Ferner wird, wie es in der 1(c) gezeigt ist, der neutralisierte Strahl A auf die Oberfläche 1a des Trägersubstrats 1 eingestrahlt, so dass sie zur Bereitstellung einer aktivierten Oberfläche 1a aktiviert wird. 1b stellt eine Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite dar. Wie es in der 2(a) gezeigt ist, werden dann die aktivierte Oberfläche 2b der Verbindungsschicht 2A auf dem piezoelektrischen Einkristallsubstrat 4 und die aktivierte Oberfläche 1a des Trägersubstrats 1 direkt miteinander verbunden, so dass ein verbundener Körper 5 erhalten wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Oberfläche 4b des piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4 des verbundenen Körpers 5 ferner einem Polieren zum Dünnermachen des piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4A und zum Erhalten eines verbundenen Körpers 5A unterzogen, wie er in der 2(b) gezeigt ist. 4c stellt eine polierte Oberfläche dar.
Gemäß der 2(c) werden vorgegebene Elektroden 6 auf der polierten Oberfläche 4c des piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4A gebildet, so dass eine Akustikwellenvorrichtung 7 hergestellt wird.
Dabei wird die Menge der Energie, die auf jede aktivierte Oberfläche eingestrahlt wird, in einer geeigneten Weise eingestellt, so dass eine amorphe Schicht 8 entlang einer Grenzfläche zwischen der Verbindungsschicht 2A und dem Trägersubstrat 1 erzeugt wird, wie es in den 2(a) und 2(b) gezeigt ist.
Gemäß einer Ausführungsform, wie sie in den 3 und 4 gezeigt ist, wird, wie es in der 3(a) gezeigt ist, eine Zwischenschicht 9 auf einer Oberfläche 4a eines piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4 bereitgestellt und eine Verbindungsschicht 2 wird auf der Zwischenschicht 9 bereitgestellt. Die Oberfläche 2a der Verbindungsschicht 2 wird dann einem Einebnungsvorgang zur Bildung einer flachen Oberfläche 2b auf der Verbindungsschicht unterzogen, wie es in der 3(b) gezeigt ist. Die Dicke der Verbindungsschicht 2 wird durch den Einebnungsvorgang üblicherweise geringer gemacht, so dass eine dünnere Verbindungsschicht 2A bereitgestellt wird. Der neutralisierte Strahl wird dann auf die Oberfläche 2b der Verbindungsschicht 2A gemäß den Pfeilen A eingestrahlt, so dass die Oberfläche der Verbindungsschicht 2A aktiviert wird, wodurch eine aktivierte Oberfläche bereitgestellt wird.
Ferner wird, wie es in der 3(c) gezeigt ist, der neutralisierte Strahl A auf die Oberfläche 1a des Trägersubstrats 1 eingestrahlt, so dass sie zur Bereitstellung einer aktivierten Oberfläche 1a aktiviert wird. Dann werden, wie es in der 4(a) gezeigt ist, die aktivierte Oberfläche 2b der Verbindungsschicht 2A auf dem piezoelektrischen Einkristallsubstrat 4 und die aktivierte Oberfläche 1a des Trägersubstrats 1 direkt miteinander verbunden, so dass ein verbundener Körper 15 erhalten wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Oberfläche 4b des piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4 des verbundenen Körpers 15 ferner einem Polieren zum Dünnermachen eines piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4A unterzogen, so dass ein verbundener Körper 15A erhalten wird, wie er in der 4(b) gezeigt ist. Wie es in der 4(c) gezeigt ist, werden vorgegebene Elektroden 6 auf einer polierten Oberfläche 4c des piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4A ausgebildet, so dass eine Akustikwellenvorrichtung 17 hergestellt wird.
Dabei wird die Menge der Energie, die auf jede aktivierte Oberfläche eingestrahlt wird, in einer geeigneten Weise eingestellt, so dass eine amorphe Schicht 8 entlang einer Grenzfläche zwischen der Verbindungsschicht 2A und dem Trägersubstrat 1 erzeugt wird, wie es in den 4(a) und 4(b) gezeigt ist.
Jeweilige Bestandteile der vorliegenden Erfindung werden nachstehend detaillierter beschrieben.
(Trägersubstrat)
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Trägersubstrat 1 aus einem polykristallinen Keramikmaterial oder einem Einkristallsubstrat zusammengesetzt. Das Einkristallsubstrat, welches das Trägersubstrat 1 bildet, kann vorzugsweise Silizium oder Saphir sein. Ferner kann das polykristalline Keramikmaterial vorzugsweise ein Material sein, das aus der Gruppe, bestehend aus Mullit, Kordierit, lichtdurchlässigem Aluminiumoxid und Sialon, ausgewählt ist.
(Piezoelektrisches Einkristallsubstrat)
Insbesondere können als Materialien des piezoelektrischen Einkristalls 4 und 4A Einkristalle von Lithiumtantalat (LT), Lithiumniobat (LN), einer festen Lösung aus Lithiumniobat-Lithiumtantalat, Quarz und Lithiumborat genannt werden. Von diesen ist LT oder LN mehr bevorzugt. Da LT oder LN eine hohe Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Oberflächenakustikwelle und einen großen elektromechanischen Kopplungsfaktor aufweist, ist es zur Verwendung in einer piezoelektrischen Oberflächenakustikwellenvorrichtung für Hochfrequenz- und Breitbandfrequenzanwendungen bevorzugt. Ferner ist die senkrechte Richtung der Hauptoberfläche des piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4 oder 4A nicht speziell beschränkt. In dem Fall, bei dem das piezoelektrische Einkristallsubstrat 4 oder 4A aus LT hergestellt ist, ist es jedoch beispielsweise bevorzugt, das Substrat aufgrund eines geringeren Ausbreitungsverlusts so zu verwenden, dass es von der Y-Achse zur Z-Achse um 36 bis 47° (beispielsweise 42°) bezogen auf die X-Achse, die eine Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenakustikwelle ist, gedreht ist. In dem Fall, bei dem das piezoelektrische Einkristallsubstrat 4 oder 4A aus LN hergestellt ist, ist es bevorzugt, das Substrat aufgrund eines geringeren Ausbreitungsverlusts so zu verwenden, dass es von der Y-Achse zur Z-Achse um 60 bis 68° (beispielsweise 64°) bezogen auf die X-Achse, die eine Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenakustikwelle ist, gedreht ist. Ferner kann, obwohl die Größe des piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4 oder 4A nicht speziell beschränkt ist, der Durchmesser beispielsweise 50 bis 150 mm betragen und die Dicke kann 0,2 bis 60 µm betragen.
(Verbindungsschicht)
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Verbindungsschicht 2A zwischen dem Trägersubstrat 1 und dem piezoelektrische Einkristallsubstrat 4 oder 4A bereitgestellt und die Verbindungsschicht 2A weist eine Zusammensetzung von Si(_1-x)O_x (0,008 ≤ x ≤ 0,408) auf. Die Zusammensetzung ist eine Zusammensetzung, deren Sauerstoffkonzentration beträchtlich niedriger ist als diejenige von SiO₂ (x = 0,667). Wenn das piezoelektrische Einkristallsubstrat 4 oder 4A mittels der Verbindungsschicht 2A aus dem Siliziumoxid Si(_1-x)O_x mit einer solchen Zusammensetzung mit dem Trägersubstrat 1 verbunden wird, kann die Verbindungsfestigkeit hoch gemacht werden und die Isoliereigenschaften der Verbindungsschicht 2A können sehr gut gemacht werden.
Wenn x in der Zusammensetzung von Si(_1-x)O_x, welche die Verbindungsschicht 2A bildet, niedriger als 0,008 ist, ist der elektrische Widerstand der Verbindungsschicht 2A niedrig und gewünschte Isoliereigenschaften können nicht erhalten werden. Folglich wird x auf 0,008 oder höher eingestellt, x kann vorzugsweise auf 0,010 oder höher eingestellt werden, mehr bevorzugt auf 0,020 oder höher eingestellt werden und insbesondere auf 0,024 oder höher eingestellt werden. Ferner wird in dem Fall, bei dem x 0,408 übersteigt, die Verbindungsfestigkeit vermindert und es besteht eine Tendenz dahingehend, dass eine Trennung des piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4 oder 4A auftritt, x wird folglich auf 0,408 oder niedriger und mehr bevorzugt auf 0,225 oder niedriger eingestellt.
Der spezifische elektrische Widerstand der Verbindungsschicht 2A kann vorzugsweise 4,8 × 10³ Ω · cm oder höher sein, mehr bevorzugt 5,8 × 10³ Ω · cm oder höher sein und besonders bevorzugt 6,2 × 10³ Ω · cm oder höher sein. Ferner ist der spezifische elektrische Widerstand der Verbindungsschicht 2A im Allgemeinen 1,0 × 10⁸ Ω · cm oder niedriger.
Obwohl die Dicke der Verbindungsschicht 2A nicht speziell beschränkt ist, kann sie im Hinblick auf die Herstellungskosten vorzugsweise 0,01 bis 10 µm und mehr bevorzugt 0,01 bis 0,5 µm betragen.
Obwohl das Filmbildungsverfahren der Verbindungsschicht 2A nicht speziell beschränkt ist, können ein Sputterverfahren, ein chemisches Gasphasenabscheidungsverfahren (CVD-Verfahren) und ein Gasphasenabscheidungsverfahren genannt werden. Dabei wird besonders bevorzugt während eines Reaktivsputterns unter Verwendung eines Sputtertargets aus Si die Menge des Sauerstoffgases, das in eine Kammer geleitet wird, so eingestellt, dass die Sauerstoffanteile (x) in der Verbindungsschicht 2A eingestellt werden können.
Obwohl spezifische Bedingungen in einer geeigneten Weise abhängig von der Spezifikation der Kammer ausgewählt werden, wird gemäß einem bevorzugten Beispiel der Gesamtdruck auf 0,28 bis 0,34 Pa eingestellt, wobei der Partialdruck von Sauerstoff auf 1,2 x 10^-3 bis 5,7 × 10^-2 Pa eingestellt wird und die Filmbildungstemperatur auf Umgebungstemperatur eingestellt wird. Ferner ist Si, das mit B dotiert ist, ein Beispiel für das Si-Target. Wie es später beschrieben ist, wird die Menge von B (Bor) als Fremdatom an einer Grenzfläche zwischen der Verbindungsschicht 2A und dem Trägersubstrat 1 auf etwa 5 × 10¹⁸ Atome/cm³ bis 5 × 10¹⁹ Atome/cm³ eingestellt. Dadurch können die Isoliereigenschaften der Verbindungsschicht 2A mit einer größeren Sicherheit erhalten werden.
(Zwischenschicht)
Ferner kann eine Zwischenschicht 9 zwischen der Verbindungsschicht 2A und dem piezoelektrischen Einkristallsubstrat 4 oder 4A bereitgestellt werden. Eine solche Zwischenschicht 9 ist zur Verbesserung der Haftung der Verbindungsschicht 2A und des piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4 oder 4A bevorzugt und insbesondere kann die Zwischenschicht 9 aus SiO₂, Ta₂O₅, TiO₂, ZrO₂, HfO₂, Nb₂O₃, Bi₂O₃, Al₂O₃, MgO, AIN oder Si₃N₄ zusammengesetzt sein. Insbesondere ist die Zwischenschicht aus SiO₂ zusammengesetzt.
(Amorphe Schicht)
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine amorphe Schicht 8 zwischen dem Trägersubstrat 1 und der Verbindungsschicht 2A bereitgestellt. Die amorphe Schicht 8 enthält mindestens Sauerstoffatome und Argonatome. Vorzugsweise enthält die amorphe Schicht 8 ein oder mehrere Element(e) (ausschließlich das Element Sauerstoff), das oder die das Trägersubstrat 1 bildet oder bilden. In dem Fall, bei dem das Element, welches das Trägersubstrat 1 bildet, von einer einzelnen Art ist, ist das Element, das die amorphe Schicht 8 bildet, ebenfalls von einer einzelnen Art. In dem Fall, bei dem mehrere Arten der Elemente vorliegen, die das Trägersubstrat 1 bilden, ist das Element oder sind die Elemente, das oder welche die amorphe Schicht 8 bildet oder bilden, von einer einzelnen Art oder mehreren Arten davon.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Konzentration von Sauerstoffatomen an dem zentralen Teil der amorphen Schicht 8 höher eingestellt als die Konzentration von Sauerstoffatomen an dem Randteil der amorphen Schicht 8. Dabei steht in der Beschreibung der zentrale Teil der amorphen Schicht 8 für ein Zentrum der amorphen Schicht 8, wenn die amorphe Schicht 8 in einer Draufsicht betrachtet wird. Ferner wird der Randteil der amorphen Schicht 8 an jeder von drei Positionen in einem ringförmigen Bereich gemessen, der durch eine Breite von 5 bis 10 mm von einem Endteil (Kante) in der Richtung zum Zentrum der amorphen Schicht 8 festgelegt ist, und der Durchschnittswert wird verwendet.
Die Sauerstoffkonzentration an dem zentralen Teil der amorphen Schicht 8 kann im Hinblick auf die elektrische Leitfähigkeit vorzugsweise 1,08 Atom-% oder höher und mehr bevorzugt 1,1 Atom-% oder höher sein. Ferner kann die Sauerstoffkonzentration an dem zentralen Teil der amorphen Schicht 8 vorzugsweise 40,8 Atom-% betragen.
Die Sauerstoffkonzentration an dem Randteil der amorphen Schicht 8 kann im Hinblick auf die elektrische Leitfähigkeit vorzugsweise 0,8 Atom-% oder höher und mehr bevorzugt 1,0 Atom-% oder höher sein. Ferner kann die Sauerstoffkonzentration an dem Randteil der amorphen Schicht 8 vorzugsweise 39,8 Atom-% oder weniger betragen.
Im Hinblick auf die Verminderung des Verzugs des verbundenen Körpers 5, 5A, 15 oder 15A beim Erwärmen kann der Unterschied zwischen der Konzentration von Sauerstoffatomen an dem zentralen Teil und der Konzentration von Sauerstoffatomen an dem Randteil der amorphen Schicht 8 vorzugsweise 1,0 Atom-% oder mehr und mehr bevorzugt 2,0 Atom-% oder mehr betragen. Mit anderen Worten, die Konzentration von Sauerstoffatomen an dem zentralen Teil der amorphen Schicht 8 ist vorzugsweise um 1,0 Atom-% oder mehr und mehr bevorzugt 2,0 Atom-% oder mehr höher als die Konzentration von Sauerstoffatomen an dem Randteil der amorphen Schicht 8.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dicke an dem zentralen Teil der amorphen Schicht 8 größer als die Dicke an dem Randteil der amorphen Schicht 8. Dadurch kann der Verzug des verbundenen Körpers 5, 5A, 15 oder 15A beim Erwärmen vermindert werden. Im Hinblick darauf kann der Unterschied zwischen der Dicke an dem zentralen Teil der amorphen Schicht 8 und der Dicke an dem Randteil der amorphen Schicht 8 vorzugsweise 0,5 nm oder größer und mehr bevorzugt 1,0 nm oder größer sein.
Ferner kann die Dicke an dem zentralen Teil der amorphen Schicht 8 vorzugsweise 2,8 bis 8 nm und mehr bevorzugt 3,2 bis 8 nm betragen. Ferner kann die Dicke an dem Randteil der amorphen Schicht 8 vorzugsweise 1,0 bis 2,8 nm und mehr bevorzugt 1,2 bis 2,6 nm betragen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Konzentration von Argonatomen an dem zentralen Teil der amorphen Schicht 8 höher eingestellt als die Konzentration von Argonatomen an dem Randteil der amorphen Schicht 8. Dabei steht in der Beschreibung der zentrale Teil der amorphen Schicht 8 für das Zentrum der amorphen Schicht 8 in dem Fall, bei dem die amorphe Schicht 8 in einer Draufsicht betrachtet wird. Ferner steht der Randteil der amorphen Schicht 8 dafür, dass die Messung an drei Positionen in einem ringförmigen Bereich in der Richtung von dem Endteil (Kante) zu dem Zentrum der amorphen Schicht in einer Breite von 5 bis 10 mm durchgeführt wird und dass der Durchschnittswert berechnet wird.
Die Konzentration von Argonatomen an dem zentralen Teil der amorphen Schicht 8 kann im Hinblick auf die Verbindungsfestigkeit vorzugsweise 2,1 Atom-% oder höher und mehr bevorzugt 2,4 Atom-% oder höher sein. Ferner beträgt die Konzentration von Argonatomen an dem zentralen Teil der amorphen Schicht üblicherweise 5,0 Atom-% oder weniger und vorzugsweise 4,8 Atom-% oder weniger.
Die Konzentration von Argonatomen an dem Randteil der amorphen Schicht 8 kann im Hinblick auf die Verbindungsfestigkeit vorzugsweise 1,1 Atom-% oder höher und mehr bevorzugt 1,8 Atom-% oder höher sein. Ferner beträgt die Konzentration von Argonatomen an dem Randteil der amorphen Schicht üblicherweise 3,0 Atom-% oder weniger und vorzugsweise 2,5 Atom-% oder weniger.
Im Hinblick auf das Vermindern des Verzugs des verbundenen Körpers 5, 5A, 15 oder 15A beim Erwärmen kann der Unterschied zwischen der Konzentration von Argonatomen an dem zentralen Teil und der Konzentration von Argonatomen an dem Randteil der amorphen Schicht 8 vorzugsweise 1,0 Atom-% oder höher und mehr bevorzugt 1,5 Atom-% oder höher sein. Mit anderen Worten, die Konzentration von Argonatomen an dem zentralen Teil der amorphen Schicht 8 kann vorzugsweise um 1 Atom-% oder mehr und mehr bevorzugt um 1,5 Atom-% oder mehr höher sein als die Konzentration von Argonatomen an dem Randteil der amorphen Schicht 8.
Ferner wird das Vorliegen der amorphen Schicht 8 in der folgenden Weise bestätigt.
Messsystem:
Die Mikrostruktur wird unter Verwendung des Transmissionselektronenmikroskops „H-9500“, das von Hitachi High-Tech Corporation geliefert wird, untersucht.
Messbedingungen:
Eine Probe eines dünn gemachten Stücks wird mittels FIB („Focused Ion Beam“-Verfahren) bei einer Beschleunigungsspannung von 200 kV untersucht.
Die Konzentrationen der jeweiligen Atome in der Verbindungsschicht 2A und der amorphen Schicht 8 werden in der folgenden Weise gemessen.
Messsystem:
Die Elementaranalyse wird unter Verwendung eines Elementaranalysesystems („JEM-ARM200F“, das von JEOL Ltd. geliefert wird) durchgeführt.
Messbedingungen:
Eine Probe eines dünn gemachten Stücks wird mittels FIB („Focused Ion Beam“-Verfahren) bei einer Beschleunigungsspannung von 200 kV untersucht.
(Bevorzugte Herstellungsbedingungen)
Der arithmetische Mittenrauwert Ra der Oberfläche der Verbindungsschicht 2A kann vorzugsweise 1 nm oder kleiner und mehr bevorzugt 0,3 nm oder kleiner sein. Ferner kann der arithmetische Mittenrauwert Ra der Oberfläche 1a des Trägersubstrats 1 vorzugsweise 1 nm oder kleiner und mehr bevorzugt 0,3 nm oder kleiner sein. Dadurch wird die Verbindungsfestigkeit des Trägersubstrats 1 und der Verbindungsschicht 2A weiter verbessert.
Das Verfahren des Einebnens der Oberflächen 2b der Verbindungsschicht 2A und der Oberfläche 1a des Trägersubstrats 1 umfasst ein Läppen, ein chemisch-mechanisches Polieren (CMP) oder dergleichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Oberfläche 2b der Verbindungsschicht 2A und die Oberfläche 1a des Trägersubstrats 1 durch einen neutralisierten Strahl aktiviert werden. Insbesondere in dem Fall, bei dem die Oberfläche 2b der Verbindungsschicht 2A und die Oberfläche 1a des Trägersubstrats 1 flache Oberflächen sind, kann das direkte Verbinden einfach durchgeführt werden.
Wenn die Aktivierung der Oberflächen unter Verwendung des neutralisierten Strahls durchgeführt wird, ist es bevorzugt, ein System, das in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2014-086400 A beschrieben ist, zum Erzeugen des neutralisierten Strahls zu verwenden, der eingestrahlt wird. D.h., es wird eine Hochgeschwindigkeitsatomstrahlquelle des Sattelfeldtyps als Strahlquelle verwendet. Dann wird Argongas in die Kammer eingeführt und eine Hochspannung wird an Elektroden von einer elektrischen Gleichstromquelle angelegt. Dadurch verursacht ein elektrisches Feld des Sattelfeldtyps, das zwischen der Elektrode (positive Elektrode) und einem Gehäuse (negative Elektrode) erzeugt wird, eine Bewegung von Elektronen, e, so dass Atom- und lonenstrahlen erzeugt werden, die von dem Argongas stammen. Von den Strahlen, die ein Gitter erreichen, wird der lonenstrahl an dem Gitter neutralisiert und der Strahl von neutralen Atomen wird von der Hochgeschwindigkeitsatomstrahlquelle abgegeben.
In dem Aktivierungsschritt durch Einstrahlen eines Strahls kann die Spannung vorzugsweise auf 0,5 bis 2,0 kV eingestellt werden und der Strom kann vorzugsweise auf 50 bis 200 mA eingestellt werden.
Wenn ein Hochgeschwindigkeitsatomstrahl auf das piezoelektrische Einkristallsubstrat 4 und das Trägersubstrat 1 eingestrahlt wird, wird ein Gitter verwendet, bei dem eine Verteilung der Größen, Richtungen und Neigung der Löcher bereitgestellt ist, so dass eine größere Menge des Strahls auf den zentralen Teil eingestrahlt wird. Insbesondere kann bezüglich eines quadratischen Bereichs mit Abmessungen von 30 mm und 30 mm, der an dem zentralen Teil des Gitters angeordnet ist, ein Gitter verwendet werden, bei dem der zentrale Teil des durch den Strahl zu bestrahlenden Substrats auf einer Verlängerungslinie positioniert ist, welche die Zentren auf der Einfallsseite und auf der Austrittsseite des Gitterlochs verbindet, oder die Größen der Gitterlöcher in dem quadratischen Bereich mit Abmessungen von 30 mm und 30 mm an dem zentralen Teil des Gitters werden um 15 bis 30 % größer eingestellt als diejenigen in dem anderen Bereich. Alternativ kann die Flussrate des Ar-Gases nur in dem Bereich von 30 mm an dem zentralen Teil des Gitters um 40 % größer gemacht werden, so dass die Verteilung der Bestrahlungsmenge des Strahls bereitgestellt werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht jedoch keine Beschränkung auf die vorstehend beschriebenen Verfahren, solange im Ergebnis eine größere Menge des Strahls auf den zentralen Teil als den Randteil eingestrahlt wird.
Dann werden die aktivierten Oberflächen in einer Vakuumatmosphäre in Kontakt gebracht und miteinander verbunden. Die Temperatur kann dabei Umgebungstemperatur, insbesondere 40 °C oder niedriger und mehr bevorzugt 30 °C oder niedriger, sein. Ferner kann die Temperatur während des Verbindens mehr bevorzugt 20 °C oder höher und 25 °C oder niedriger sein. Der Druck beim Verbinden beträgt vorzugsweise 100 bis 20000 N.
Die Anwendung von jedem der verbundenen Körper 5, 5A, 15 und 15A der vorliegenden Erfindung ist nicht speziell beschränkt und dieser kann vorzugsweise als Akustikwellenvorrichtung oder optische Vorrichtung angewandt werden.
Als Akustikwellenvorrichtungen 7 und 17 sind eine Oberflächenakustikwellenvorrichtung, eine Vorrichtung des Lambwellentyps, ein Dünnfilmresonator (FBAR) oder dergleichen bekannt. Beispielsweise wird die Oberflächenakustikwellenvorrichtung durch Bereitstellen von eingangsseitigen IDT (Interdigitalwandler)-Elektroden (auch als Kammelektroden oder ineinandergreifende Elektroden bezeichnet) zum Oszillieren einer Oberflächenakustikwelle und IDT-Elektroden auf der Ausgangsseite zum Empfangen der Oberflächenakustikwelle auf der Oberfläche des piezoelektrischen Einkristallsubstrats erzeugt. Durch Anwenden eines Hochfrequenzsignals auf die IDT-Elektroden auf der Eingangsseite wird ein elektrisches Feld zwischen den Elektroden erzeugt, so dass die Oberflächenakustikwelle auf dem piezoelektrischen Substrat oszilliert und sich ausbreitet. Dann wird die ausgebreitete Oberflächenakustikwelle von den IDT-Elektroden auf der Ausgangsseite, die in der Richtung der Ausbreitung bereitgestellt ist, als elektrisches Signal entnommen.
Ein Metallfilm kann auf einer unteren Oberfläche des piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4 oder 4A bereitgestellt sein. Nachdem die Vorrichtung des Lamb-Typs als die Akustikwellenvorrichtung erzeugt worden ist, spielt der Metallfilm eine Rolle bei der Verbesserung des elektromechanischen Kopplungsfaktors in der Nähe der unteren Oberfläche des piezoelektrischen Substrats. In diesem Fall weist die Vorrichtung des Lamb-Typs die Struktur auf, bei der ineinandergreifende Elektroden auf der Oberfläche 4b oder 4c des piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4 oder 4A ausgebildet sind und der Metallfilm auf dem piezoelektrischen Substrat 4 oder 4A durch einen Hohlraum freiliegt, der in dem Trägerkörper 1 bereitgestellt ist. Materialien für solche Metallfilme umfassen z.B. Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Kupfer, Gold oder dergleichen. Ferner kann in dem Fall, bei dem die Vorrichtung des Lambwellentyps hergestellt wird, ein Verbundsubstrat verwendet werden, welches das piezoelektrische Einkristallsubstrat 4 oder 4A ohne den Metallfilm auf der unteren Oberfläche aufweist.
Ferner können ein Metallfilm und ein Isolierfilm auf der unteren Oberfläche des piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4 oder 4A bereitgestellt werden. Der Metallfilm spielt die Rolle von Elektroden in dem Fall, bei dem der Dünnfilmresonator als Akustikwellenvorrichtung erzeugt wird. In diesem Fall weist der Dünnfilmresonator die Struktur auf, bei der Elektroden auf der oberen und unteren Oberfläche des piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4 oder 4A ausgebildet sind und der Isolierfilm als Hohlraum hergestellt ist, so dass der Metallfilm auf dem piezoelektrischen Einkristallsubstrat freiliegt. Materialien solcher Metallfilme umfassen z.B. Molybdän, Ruthenium, Wolfram, Chrom, Aluminium oder dergleichen. Ferner umfassen Materialien der Isolierfilme Siliziumdioxid, Phosphorsilikatglas, Borphosphorsilikatglas oder dergleichen.
Ferner können als die optische Vorrichtung eine optische Schaltvorrichtung, eine Wellenlängenumwandlungsvorrichtung und eine optische Modulationsvorrichtung genannt werden. Ferner kann in dem piezoelektrischen Einkristallsubstrat 4 oder 4A eine periodische Domäneninversionsstruktur ausgebildet sein.
In dem Fall, bei dem die vorliegende Erfindung auf die optische Vorrichtung angewandt wird, kann die Größe der optischen Vorrichtung vermindert werden. Ferner ist es insbesondere in dem Fall, bei dem die periodische Domäneninversionsstruktur ausgebildet wird, möglich, die Verschlechterung der periodischen Domäneninversionsstruktur durch eine Wärmebehandlung zu verhindern. Ferner wird, da die Materialien der Verbindungsschichten 2A der vorliegenden Erfindung eine starke Isolation aufweisen, die Erzeugung einer Domäneninversion während der Verarbeitung durch den neutralisierten Strahl vor dem Verbinden verhindert, und die Form der in dem piezoelektrischen Einkristallsubstrat 4 oder 4A ausgebildeten Domäneninversionsstruktur wird kaum gestört.
BEISPIELE
(Erfindungsgemäßes Beispiel 1)
Der verbundene Körper 5A des erfindungsgemäßen Beispiels 1, das in der Tabelle 1 gezeigt ist, wurde gemäß dem Verfahren unter Bezugnahme auf die 1 und 2 hergestellt.
Insbesondere wurde ein Lithiumtantalat-Substrat (LT-Substrat) mit einem OF (flachen Orientierungs)-Teil, einem Durchmesser von 4 Zoll und einer Dicke von 250 µm als das piezoelektrische Einkristallsubstrat 4 verwendet. Es wurde ein 46°-Y-geschnittenes X-Ausbreitung-LT-Substrat, bei dem die Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenakustikwelle (SAW) auf X eingestellt ist und der Schnittwinkel eine gedrehte Y-geschnittene Platte ist, als LT-Substrat verwendet. Die Oberfläche 4a des piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4 wurde einem Spiegelglanz-Oberflächenpolieren unterzogen, so dass der arithmetische Mittenrauwert Ra 0,3 nm erreichte. Ferner wird Ra durch ein Rasterkraftmikroskop (AFM) in einem Sichtfeld von 10 µm × 10 µm gemessen.
Dann wurde die Verbindungsschicht 2 als Film auf der Oberfläche 4a des piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4 durch ein Gleichstromsputterverfahren gebildet. Als Target wurde mit Bor dotiertes Si verwendet. Ferner wurde Sauerstoffgas als Sauerstoffquelle eingebracht. Dabei wurde die Menge des eingebrachten Sauerstoffgases geändert, so dass der Gesamtdruck der Atmosphäre und der Partialdruck von Sauerstoff in einer Kammer geändert wurden, so dass der Sauerstoffanteil (x) in der Verbindungsschicht 2 eingestellt wurde. Die Dicke der Verbindungsschicht 2 wurde auf 100 bis 200 nm eingestellt. Der arithmetische Mittenrauwert Ra der Oberfläche 2a der Verbindungsschicht 2 betrug 0,2 bis 0,6 nm.
Dann wurde die Verbindungsschicht 2 einem chemisch-mechanischen Polieren (CMP) unterzogen, so dass die Filmdicke auf 80 bis 190 µm eingestellt wurde und Ra auf 0,08 bis 0,4 nm eingestellt wurde.
Ferner wurde als das Trägersubstrat 1 das Trägersubstrat 1 hergestellt, das aus Si zusammengesetzt ist und den flachen Orientierungs (OF)-Teil, einen Durchmesser von 4 Zoll und eine Dicke von 500 µm aufweist. Die Oberflächen 1a und 1b des Trägersubstrats 1 wurden durch chemisch-mechanisches Polieren (CMP) fertigbearbeitet, so dass die jeweiligen arithmetischen Mittenrauwerte Ra 0,2 nm erreichten.
Dann wurden die flache Oberfläche 2b der Verbindungsschicht 2A und die Oberfläche 1a des Trägersubstrats 1 zur Entfernung von Verunreinigungen gereinigt, worauf sie in eine Vakuumkammer eingebracht wurden. Nach einem Evakuieren zu einer Größenordnung von 10^-6 Pa wurde ein Hochgeschwindigkeitsatomstrahl von 180 kJ auf die Oberflächen 1a und 2b der jeweiligen Substrate eingestrahlt. Dann wurden nach dem Kontaktieren der mit dem Strahl bestrahlten Oberfläche (aktivierte Oberfläche) 2b der Verbindungsschicht 2A und der aktivierten Oberfläche 1a des Trägersubstrats 1 die Substrate 1 und 4 durch Beaufschlagen mit Druck bei 10000 N für 2 Minuten verbunden (vgl. die 2(a)).
Dabei wurde ein Gitter verwendet, bei dem die Größen der Gitterlöcher nur in dem Bereich von Größen von 30 mm × 30 mm an dem zentralen Teil um 20 % größer eingestellt wurden, so dass eine größere Menge des Argonatomstrahls auf die zentralen Teile der jeweiligen Oberflächen eingestrahlt wurde.
Dann wurde die Oberfläche 4b des piezoelektrischen Einkristallsubstrats 4 einem Schleifen und Polieren unterzogen, so dass die Dicke von den ursprünglichen 250 µm auf 1 µm verändert wurde (vgl. die 2(b)).
Das Sauerstoffverhältnis (x) der Verbindungsschicht 2A des so erhaltenen verbundenen Körpers 5A wurde mittels EDS gemäß den folgenden Bedingungen gemessen. Dabei wies die Verbindungsschicht 2A eine Zusammensetzung von Si(_0,95)O_0,05 auf.
Messsystem:
Elementaranalysesystem („JEM-ARM200F“, das von JEOL Ltd. geliefert wird).
Messbedingungen:
Eine Probe eines dünn gemachten Stücks wird mittels FIB („Focused Ion Beam“-Verfahren) bei einer Beschleunigungsspannung von 200 kV untersucht.
Ferner wurden die Konzentrationen der jeweiligen Atome in der amorphen Schicht an der Verbindungsgrenzfläche zwischen der Verbindungsschicht 2A und dem Trägersubstrat 1 gemessen. Ferner wurde die Dicke der amorphen Schicht 8 wie folgt gemessen.
Messsystem:
Die Mikrostruktur wird unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops („H-9500“, das von Hitachi High-Tech Corporation geliefert wird) untersucht.
Messbedingungen:
Eine Probe eines dünn gemachten Stücks wird mittels FIB („Focused Ion Beam“-Verfahren) bei einer Beschleunigungsspannung von 200 kV untersucht.
Die Messergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt.
Ferner wurde der so erhaltene verbundene Körper bei 80 °C erwärmt und der Wert von SORI wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt.

Bei der Messung von SORI wurde ein Laserverschiebungsmessgerät „LK-G5000“ verwendet, das von KEYENCE geliefert wird, die Informationen der Höhe eines Wafers, der auf einem bewegbaren Tisch montiert ist, werden gemessen und das Abtasten wird auf Linien durchgeführt. Die Messung wird mit dem flachen Orientierungsteil und auf den zwei Linien in horizontalen und vertikalen Richtungen des Substrats durchgeführt. SORI ist als größerer Wert der gemessenen SORI-Werte festgelegt. Tabelle 1

		Erfindungsgemäßes Beispiel 1			Erfindungsgemäßes Beispiel 2
Piezoelektrisches Einkristallsubstrat		Lithiumtantalat			Lithiumtantalat
Zwischenschicht		-			SiO₂
Verbindungsschicht		Si_(0,95)O_0,05			Si_(0,95)O_0,05
Trägersubstrat		Si			Si
FAB-Bestrahlungsmenge (kJ)		180			180
Struktur der Strahlaustrittsöffnung		Im Zentrum konzentriert			Im Zentrum konzentriert
Konzentration von Atomen in der amorphen Schicht (Atom-%)		Si	O	Ar	Si	O	Ar
	Zentraler Teil	85,7	9,5	4,8	85,9	9,4	4,7
	Randteil	91,6	6,4	2,0	91,6	6,6	1,8
Dicke der amorphen Schicht (nm)	Zentraler Teil	3,6			3,5
Dicke der amorphen Schicht (nm)	Randteil	2,5			2,3
SORI beim Erwärmen bei 80 °C (µm)		330			360

Wie es in der Tabelle 1 gezeigt ist, sind gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 die Sauerstoffkonzentration, die Argonkonzentration und die Dicke an dem zentralen Teil der amorphen Schicht 8 größer als die Sauerstoffkonzentration, die Argonkonzentration und die Dicke an dem Randteil der amorphen Schicht 8, und SORI beim Erwärmen bei 80 °C wies einen niedrigen Wert von 330 µm auf.
Erfindungsgemäßes Beispiel 2)
Der verbundene Körper 15A wurde gemäß dem in den 3 und 4 gezeigten Verfahren hergestellt. Die Zwischenschicht 9, die aus Siliziumoxid zusammengesetzt ist, wurde jedoch auf dem piezoelektrischen Einkristallsubstrat 4 bereitgestellt und die Verbindungsschichten 2 und 2A wurden auf der Zwischenschicht 9 bereitgestellt, während die spezifischen Bedingungen mit denjenigen des erfindungsgemäßen Beispiels 1 identisch waren.
Das Sauerstoffverhältnis (x) der Verbindungsschicht 2A des so erhaltenen verbundenen Körpers 15A wurde gemessen. Ferner wurden die Konzentrationen der jeweiligen Atome der amorphen Schicht 8, die Dicke der amorphen Schicht 8 und SORI beim Erwärmen bei 80 °C gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt.
Wie es in der Tabelle 1 gezeigt ist, waren gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 2 die Sauerstoffkonzentration, die Argonkonzentration und die Dicke an dem zentralen Teil der amorphen Schicht 8 größer als die Sauerstoffkonzentration, die Argonkonzentration und die Dicke an dem Randteil der amorphen Schicht 8, und SORI beim Erwärmen bei 80 °C wies einen niedrigen Wert von 360 µm auf.
(Vergleichsbeispiel 1)

Der verbundene Körper 5A wurde gemäß dem gleichen Verfahren wie demjenigem des erfindungsgemäßen Beispiels 1 hergestellt und bewertet. Gemäß dem vorliegenden Beispiel wurde jedoch die Struktur der Austrittsöffnung des Argonatomstrahls wie folgt eingestellt, so dass der Argonatomstrahl im Wesentlichen einheitlich auf die Gesamtheit der Verbindungsoberflächen 2b und 1a eingestrahlt wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2

		Vergleichsbeispiel 1			Vergleichsbeispiel 2			Vergleichsbeispiel 3
Piezoelektrisches Einkristallsubstrat		Lithiumtantalat			Lithiumtantalat			Lithiumtantalat
Zwischenschicht		-			SiO₂			-
Verbindungsschicht		Si_(0,95)O_0,05			Si_(0,95)O_0,05			Si_(0,95)O_0,05
Trägersubstrat		Si			Si			Si
FAB-Bestrahlungsmenge (kJ)		180			180			360
Struktur der Strahlaustrittsöffnung		Herkömmlich			Herkömmlich			Herkömmlich
Konzentration von Atomen der amorphen Schicht (Atom-%) in		Si	O	Ar	Si	O	Ar	Si	O	Ar
	Zentraler Teil	90,9	6,8	2,3	90,9	6,9	2,2	85,7	9,6	4,7
	Randteil	91,0	6,8	2,2	90,7	7,0	2,3	85,6	9,6	4,8
Dicke der amorphen Schicht (nm)	Zentraler Teil	2,6			2,5			3,4
Dicke der amorphen Schicht (nm)	Randteil	2,6			2,7			3,5
SORI beim Erwärmen bei 80 °C (µm)		660			670			610

Wie es in der Tabelle 2 gezeigt ist, waren gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 die Sauerstoffkonzentration und die Dicke an dem zentralen Teil der amorphen Schicht 8 mit der Sauerstoffkonzentration und der Dicke an dem Randteil 8 identisch, und SORI beim Erwärmen bei 80 °C wies einen großen Wert von 660 µm auf.
(Vergleichsbeispiel 2)
Der verbundene Körper 15A wurde gemäß dem gleichen Verfahren wie demjenigem des erfindungsgemäßen Beispiels 2 hergestellt und bewertet. Gemäß dem vorliegenden Beispiel wurde jedoch der Argonatomstrahl im Wesentlichen einheitlich auf die Gesamtheit der Verbindungsoberfläche 2b und 1a eingestrahlt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 gezeigt.
Wie es in der Tabelle 2 gezeigt ist, waren gemäß dem Vergleichsbeispiel 2 die Sauerstoffkonzentration, die Dicke und die Argonkonzentration an dem zentralen Teil der amorphen Schicht 8 kleiner als die Sauerstoffkonzentration, die Dicke und die Argonkonzentration an dem Randteil der amorphen Schicht 8, und SORI beim Erwärmen bei 80 °C wies einen großen Wert von 670 µm auf.
(Vergleichsbeispiel 3)
Der verbundene Körper 5A wurde gemäß dem gleichen Verfahren wie demjenigen des Vergleichsbeispiels 1 hergestellt. Gemäß dem vorliegenden Beispiel wurde jedoch die Bestrahlungsmenge des Argonatomstrahls auf 360 kJ erhöht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 gezeigt.
Gemäß dem Vergleichsbeispiel 3 war die Sauerstoffkonzentration an dem zentralen Teil mit der Sauerstoffkonzentration an dem Randteil der amorphen Schicht 8 identisch, die Argonkonzentration und die Dicke an dem zentralen Teil waren kleiner als die Argonkonzentration und die Dicke an dem Randteil der amorphen Schicht, und SORI beim Erwärmen bei 80 °C wies einen großen Wert von 610 µm auf.
Ferner ist gemäß den erfindungsgemäßen Beispielen 1 und 2 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3, obwohl die Zusammensetzung der Verbindungsschicht 2A auf Si(_1-x)O_x (x = 0,05) eingestellt worden ist, diese nicht darauf beschränkt. In dem Fall, bei dem die Verbindungsschicht 2A eine Zusammensetzung von Si(_1-x)O_x (0,008 ≤ x ≤ 0,408) aufweist, kann der Verzug vermindert werden, während die Isoliereigenschaften des verbundenen Körpers 5, 5A, 15 oder 15A sichergestellt werden können.

Claims

Verbundener Körper, aufweisend: ein piezoelektrisches Einkristallsubstrat; ein Trägersubstrat, das ein polykristallines Keramikmaterial oder ein Einkristallmaterial aufweist; eine Verbindungsschicht, die auf dem piezoelektrischen Einkristallsubstrat bereitgestellt ist und eine Zusammensetzung von Si(_1-x)O_x (0,008 ≤ x ≤ 0,408) aufweist; und eine amorphe Schicht, die zwischen dem Trägersubstrat und der Verbindungsschicht bereitgestellt ist, wobei die amorphe Schicht Sauerstoffatome und Argonatome aufweist, wobei eine Konzentration der Sauerstoffatome an einem zentralen Teil der amorphen Schicht höher ist als eine Konzentration der Sauerstoffatome an einem Randteil der amorphen Schicht, wenn die amorphe Schicht in einer Draufsicht betrachtet wird.
Verbundener Körper nach Anspruch 1, wobei eine Konzentration der Argonatome an dem zentralen Teil der amorphen Schicht höher ist als eine Konzentration der Argonatome an dem Randteil der amorphen Schicht.
Verbundener Körper nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dicke an dem zentralen Teil der amorphen Schicht größer ist als die Dicke an dem Randteil der amorphen Schicht.
Verbundener Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der ferner eine Zwischenschicht aufweist, die zwischen dem piezoelektrischen Einkristallsubstrat und der Verbindungsschicht bereitgestellt ist und eine Zusammensetzung von SiO₂ aufweist.
Verbundener Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Trägersubstrat ein Material aufweist, das aus der Gruppe, bestehend aus Silizium, Saphir, Mullit, Kordierit, lichtdurchlässigem Aluminiumoxid und Sialon, ausgewählt ist.
Verbundener Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das piezoelektrische Einkristallsubstrat Lithiumniobat, Lithiumtantalat oder eine feste Lösung aus Lithiumniobat-Lithiumtantalat aufweist.
Akustikwellenvorrichtung, aufweisend: den verbundenen Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 6; und eine Elektrode, die auf dem piezoelektrischen Einkristallsubstrat bereitgestellt ist.