DE112019004570T5

DE112019004570T5 - Verbundener körper und akustikwellenelement

Info

Publication number: DE112019004570T5
Application number: DE112019004570.9T
Authority: DE
Inventors: Yudai Uno; Masashi Goto; Tomoyoshi Tai
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2039-08-24
Also published as: US11888462B2; JPWO2020079959A1; TW202023810A; TWI811454B; US20210234530A1; JP7069338B2; KR102639041B1; CN112840563A; WO2020079959A1; KR20210058873A; DE112019004570B4

Abstract

(Aufgabe) Ein Substrat aus einem piezoelektrischen Material 1A soll mittels einer Verbindungsschicht, die aus einem Siliziumoxid mit einem niedrigen Sauerstoffanteil zusammengesetzt ist, fest und stabil mit einem Trägersubstrat 3 verbunden werden.(Lösung) Ein verbundener Körper 8A umfasst ein Trägersubstrat 3; ein Substrat aus einem piezoelektrischen Material 1A; eine erste Verbindungsschicht 4A, die auf dem Trägersubstrat 3 bereitgestellt ist und eine Zusammensetzung von Si(1-x)Ox(0,008 ≤ x ≤ 0,408) aufweist; eine zweite Verbindungsschicht 2A, die auf dem Substrat aus einem piezoelektrischen Material 1A bereitgestellt ist und eine Zusammensetzung von Si(1-y)Oy(0,008 ≤ y ≤ 0,408) aufweist; und eine amorphe Schicht 7, die zwischen der ersten Verbindungsschicht 4A und der zweiten Verbindungsschicht 2A bereitgestellt ist. Der Sauerstoffanteil der amorphen Schicht 7 ist höher ist als der Sauerstoffanteil der ersten Verbindungsschicht 4A und der Sauerstoffanteil der zweiten Verbindungsschicht 2A.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen verbundenen Körper eines Substrats aus einem piezoelektrischen Material und eines Trägersubstrats, und ein Akustikwellenelement.
STAND DER TECHNIK
Eine Oberflächenakustikwellenvorrichtung, die als Filtervorrichtung oder Oszillator wirkt, die oder der in Mobiltelefonen oder dergleichen verwendet wird, und eine Akustikwellenvorrichtung, wie z.B. eine Lambwellenvorrichtung oder ein Filmmassenakustikresonator (FBAR), bei der ein piezoelektrischer Dünnfilm verwendet wird, sind bekannt. Als eine solche Akustikwellenvorrichtung ist eine Vorrichtung bekannt, die durch Anbringen eines Trägerkörpers und eines piezoelektrischen Substrats, das eine Oberflächenakustikwelle ausbreitet, und durch Bereitstellen von ineinandergreifenden Elektroden hergestellt wird, welche die Oberflächenakustikwelle auf einer Oberfläche des piezoelektrischen Substrats oszillieren lassen können. Durch Anbringen des Trägerkörpers, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient niedriger ist als derjenige des piezoelektrischen Substrats, auf dem piezoelektrischen Substrat wird die Änderung der Größe des piezoelektrischen Substrats als Reaktion auf eine Temperaturänderung vermindert, so dass die Änderung der Frequenzeigenschaften als Oberflächenakustikwellenvorrichtung vermindert wird.
Wenn ein piezoelektrisches Substrat und ein Siliziumsubstrat miteinander verbunden werden, ist es bekannt, dass ein Siliziumoxidfilm auf dem piezoelektrischen Substrat gebildet wird und dass das piezoelektrische Substrat und das Siliziumsubstrat mittels des Siliziumoxidfilms direkt miteinander verbunden werden (Patentdokument 1). Während des Verbindens wird ein Plasmastrahl auf die Oberflächen des Siliziumoxidfilms und des Siliziumsubstrats zum Aktivieren der Oberflächen eingestrahlt und das direkte Verbinden wird durchgeführt (Plasmaaktivierungsverfahren).
Ferner ist bekannt, dass die Oberfläche des piezoelektrischen Substrats zu einer rauen Oberfläche ausgebildet wird, dass eine Füllstoffschicht auf der rauen Oberfläche bereitgestellt wird, um diese eben zu machen, und dass die Füllstoffschicht durch eine Haftmittelschicht an das Siliziumsubstrat geklebt wird (Patentdokument 2). Gemäß dem Verfahren wird ein Harz der Epoxyreihe oder der Acrylreihe für die Füllstoff- und Haftmittelschichten verwendet und die Verbindungsfläche des piezoelektrischen Substrats wird als die raue Oberfläche bereitgestellt, so dass die Reflexion einer Volumenwelle unterdrückt wird und eine Störwelle vermindert wird.
Ferner ist ein Verfahren des direkten Verbindens gemäß eines sogenannten FAB („Fast Atom Beam“)-Systems bekannt (Patentdokument 3). Gemäß diesem Verfahren wird ein neutralisierter Atomstrahl auf die jeweiligen Verbindungsflächen zum Aktivieren derselben bei Umgebungstemperatur eingestrahlt und diese werden direkt miteinander verbunden.
Andererseits ist gemäß dem Patentdokument 4 beschrieben, dass ein Substrat aus einem piezoelektrischen Material durch eine Zwischenschicht anstelle eines Siliziumsubstrats direkt mit einem Trägersubstrat verbunden wird, das aus einem Keramikmaterial (Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid) zusammengesetzt ist. Das Material der Zwischenschicht ist aus Silizium, Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder Aluminiumnitrid hergestellt.
(Dokumente des Standes der Technik)
(Patentdokumente)

(Patentdokument 1) US-Patent Nr. 7,213,314 B2
(Patentdokument 2) Japanisches Patent Nr. 5,814,727 B
(Patentdokument 3) Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2014-086400 A
(Patentdokument 4) Japanisches Patent Nr. 3,774,782 B
(Patentdokument 5) PCT/JP2018/011256

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
(Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe)
Abhängig von den Anwendungen eines verbundenen Körpers ist es bevorzugt, den elektrischen Widerstand einer Verbindungsschicht zu verbessern, so dass die Isoliereigenschaften verbessert werden. Beispielsweise kann in dem Fall von Akustikwellenelementen ein Rauschen oder ein Verlust durch Verbessern der Isoliereigenschaften der Verbindungsschicht vermindert werden. Folglich hat der Anmelder offenbart, dass die Zusammensetzung der Verbindungsschicht aus Siliziumoxid mit einem niedrigeren Sauerstoffanteil zur Bildung der Verbindungsschicht mit den verbesserten Isoliereigenschaften hergestellt wird (Patentdokument 5).
Es kann jedoch schwierig sein, ein Substrat aus einem piezoelektrischen Material durch die Verbindungsschicht, die aus dem Siliziumoxid mit dem niedrigeren Sauerstoffanteil zusammengesetzt ist, fest und stabil mit einem Trägersubstrat zu verbinden, das aus einem Metalloxid zusammengesetzt ist. Wenn das Substrat aus einem piezoelektrischen Material einer Bearbeitung, wie z.B. einem Polieren, unterzogen wird, kann eine Trennung stattfinden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das feste und stabile Verbinden eines Substrats aus einem piezoelektrischen Material mit einem Trägersubstrat durch eine Verbindungsschicht, die aus Siliziumoxid mit einem niedrigen Sauerstoffanteil zusammengesetzt ist.
(Lösung der Aufgabe)
Die vorliegende Erfindung stellt einen verbundenen Körper bereit, umfassend:

ein Trägersubstrat;
ein Substrat aus einem piezoelektrischen Material;
eine erste Verbindungsschicht, die auf dem Trägersubstrat bereitgestellt ist und eine Zusammensetzung von Si(1_-x)O_x (0,008 ≤ x ≤ 0,408) aufweist;
eine zweite Verbindungsschicht, die auf dem Substrat aus einem piezoelektrischen Material bereitgestellt ist und eine Zusammensetzung von Si(_1-y)O_y (0,008 ≤ y ≤ 0,408) aufweist; und
eine amorphe Schicht, die zwischen der ersten Verbindungsschicht und der zweiten Verbindungsschicht bereitgestellt ist,
wobei ein Sauerstoffanteil der amorphen Schicht höher ist als ein Sauerstoffanteil der ersten Verbindungsschicht und ein Sauerstoffanteil der zweiten Verbindungsschicht.

Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Akustikwellenvorrichtung bereit, umfassend:

den verbundenen Körper; und
eine Elektrode, die auf dem Substrat aus einem piezoelektrischen Material bereitgestellt ist.

(Effekte der Erfindung)
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Substrat aus einem piezoelektrischen Material fest und stabil mit dem Trägersubstrat durch die Verbindungsschicht, die aus Siliziumoxid mit dem niedrigen Sauerstoffanteil zusammengesetzt ist, verbunden werden.
Figurenliste

1(a) zeigt ein Substrat aus einem piezoelektrischen Material 1, 1(b) zeigt den Zustand, bei dem eine zweite Verbindungsschicht 2 auf dem Substrat aus einem piezoelektrischen Material 1 bereitgestellt ist, und 1(c) zeigt den Zustand, bei dem eine Oberfläche 2a der zweiten Verbindungsschicht 2 durch einen neutralisierten Strahl A aktiviert wird, so dass eine aktivierte Oberfläche 5 bereitgestellt wird.
2(a) zeigt den Zustand, bei dem eine erste Verbindungsschicht 4 auf einem Trägersubstrat 3 bereitgestellt ist, und 2(b) zeigt den Zustand, bei dem eine Oberfläche 4a der ersten Verbindungsschicht 4 durch einen neutralisierten Strahl B aktiviert wird, so dass eine aktivierte Oberfläche 6 bereitgestellt wird.
3(a) zeigt den Zustand, bei dem die erste Verbindungsschicht 4 und die zweite Verbindungsschicht 2 miteinander in Kontakt sind, und 3(b) zeigt den Zustand, bei dem die erste Verbindungsschicht 4A und die zweite Verbindungsschicht 2A miteinander verbunden sind, so dass ein verbundener Körper 8 erzeugt worden ist.
4(a) zeigt den Zustand, bei dem ein Substrat aus einem piezoelektrischen Material 1A durch Bearbeiten dünner gemacht worden ist, und 4(b) zeigt den Zustand, bei dem Elektroden 9 auf einem Substrat aus einem piezoelektrischen Material 1A bereitgestellt sind.
5(a) zeigt den Zustand, bei dem die erste Verbindungsschicht 4 und die zweite Verbindungsschicht 2 miteinander in Kontakt sind, und 5(b) zeigt den Zustand, bei dem die erste Verbindungsschicht 4A und die zweite Verbindungsschicht 2A miteinander verbunden sind, so dass ein verbundener Körper 18 erzeugt worden ist.
6(a) zeigt den Zustand, bei dem das Substrat aus einem piezoelektrischen Material 1A durch Bearbeiten dünner gemacht worden ist, und 6(b) zeigt den Zustand, bei dem Elektroden 9 auf einem Substrat aus einem piezoelektrischen Material 1A bereitgestellt sind.

MODI ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend detailliert beschrieben, wobei zweckmäßig auf die Zeichnungen Bezug genommen wird.
Wie es in der 1(a) gezeigt ist, umfasst ein Substrat aus einem piezoelektrischen Material 1 ein Paar von Hauptflächen 1a und 1b. Wie es in der 1(b) gezeigt ist, ist eine erste Verbindungsschicht 2 auf der Hauptfläche 1a des Substrats aus einem piezoelektrischen Material 1 bereitgestellt. Dann wird, wie es in der 1(c) gezeigt ist, ein neutralisierter Strahl auf eine Oberfläche 2a der Verbindungsschicht 2 gemäß dem Pfeil A eingestrahlt, so dass die Oberfläche 2a der Verbindungsschicht 2 zum Bereitstellen einer aktivierten Oberfläche 5 aktiviert wird.
Ferner wird, wie es in der 2(a) gezeigt ist, eine zweite Verbindungsschicht 4 als Film auf einer Hauptfläche 3a eines Trägersubstrats 3 gebildet. Dann wird, wie es in der 2(b) gezeigt ist, ein neutralisierter Strahl auf eine Oberfläche 4a der Verbindungsschicht 4 gemäß dem Pfeil B eingestrahlt, so dass die Oberfläche 4a der Verbindungsfläche 4 zum Bereitstellen einer aktivierten Oberfläche 6 aktiviert wird.
Dann werden, wie es in der 3(a) gezeigt ist, die aktivierte Oberfläche 6 der ersten Verbindungsschicht 4 und die aktivierte Oberfläche 5 der zweiten Verbindungsschicht 2 unter Druck direkt miteinander kontaktiert, so dass ein verbundener Körper 8 erhalten wird, wie es in der 3(b) gezeigt ist. Dabei können die Ausgangsleistungen, die Bestrahlungszeiten oder dergleichen der neutralisierten Strahlen A und B so eingestellt werden, dass eine amorphe Schicht 7 entlang einer Grenzfläche zwischen der aktivierten Oberfläche 6 der ersten Verbindungsschicht 4 und der aktivierten Oberfläche 5 der zweiten Verbindungsschicht 2 erzeugt wird. Wie es in der 3(b) gezeigt ist, wird die amorphe Schicht 7 dadurch entlang der Grenzfläche zwischen der ersten Verbindungsschicht 4A und der zweiten Verbindungsschicht 2A erzeugt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Oberfläche 1b des Substrats aus einem piezoelektrischen Material 1 des verbundenen Körpers 8 ferner einer Polierbehandlung zum Dünnermachen des Substrats aus einem piezoelektrischen Material 1A unterzogen, wie es in der 4(a) gezeigt ist, so dass ein verbundener Körper 8A bereitgestellt wird. 4c stellt eine polierte Fläche dar.
Wie es in der 4(b) gezeigt ist, werden vorgegebene Elektroden 9 auf der polierten Fläche 1c des Substrats aus einem piezoelektrischen Material 1A ausgebildet, so dass ein Akustikwellenelement 10 erzeugt wird.
Gemäß einer Ausführungsform, die in den 5 und 6 gezeigt ist, ist eine Zwischenschicht 12A zwischen dem Substrat aus einem piezoelektrischen Material 1 und der zweiten Verbindungsschicht 2 bereitgestellt, und eine Zwischenschicht 12B ist zwischen dem Trägersubstrat 3 und der ersten Verbindungsschicht 4 bereitgestellt.
D.h., wie es in der 5(a) gezeigt ist, die Zwischenschicht 12a und die zweite Verbindungsschicht 2 werden in dieser Reihenfolge als Film auf der Hauptfläche 1a des Substrats aus einem piezoelektrischen Material 1 ausgebildet. Dann wird ein neutralisierter Strahl auf die Oberfläche 2a der Verbindungsschicht 2 eingestrahlt, so dass die Oberfläche der Verbindungsschicht 2A zum Bereitstellen der aktivierten Oberfläche 5 aktiviert wird. Die Zwischenschicht 12B und die erste Verbindungsschicht 4 werden in dieser Reihenfolge als Film auf der Hauptfläche 3a des Trägersubstrats 3 ausgebildet. Dann werden die neutralisierten Strahlen auf die jeweiligen Oberflächen der Verbindungsschichten 2 und 4 eingestrahlt, so dass die jeweiligen Oberflächen der jeweiligen Verbindungsschichten aktiviert werden, wodurch aktivierte Oberflächen 6 und 5 bereitgestellt werden.
Dann werden, wie es in der 5(a) gezeigt ist, die aktivierte Oberfläche 6 der ersten Verbindungsschicht 4 und die aktivierte Oberfläche 5 der zweiten Verbindungsschicht 2 unter Druck direkt miteinander kontaktiert, so dass ein verbundener Körper 18 erhalten wird, wie es in der 5(b) gezeigt ist. Dabei werden die Ausgangsleistungen und die Bestrahlungszeiten der neutralisierten Strahlen A und B so eingestellt, dass eine amorphe Schicht 7 entlang der Verbindungsgrenzfläche zwischen der aktivierten Oberfläche 6 der ersten Verbindungsschicht 4 und der aktivierten Oberfläche 5 der zweiten Verbindungsschicht 2 erzeugt werden kann. Die amorphe Schicht 7 wird dadurch entlang der Grenzfläche zwischen der ersten Verbindungsschicht 4A und der zweiten Verbindungsschicht 2A erzeugt, wie es in der 5(b) gezeigt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Oberfläche 1a des Substrats aus einem piezoelektrischen Material 1 des verbundenen Körpers 18 ferner einem Polieren unterzogen, so dass die Dicke des Substrats aus einem piezoelektrischen Material 1A geringer gemacht wird, wie es in der 6(b) gezeigt ist, wodurch ein verbundener Körper 18A erhalten wird. 1c stellt eine polierte Oberfläche dar.
Gemäß der 6(b) werden vorgegebene Elektroden 9 auf der polierten Oberfläche 1c des Substrats aus einem piezoelektrischen Material 1A ausgebildet, so dass eine Akustikwellenvorrichtung 20 erzeugt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Trägersubstrat aus einem einkristallinen oder polykristallinen Material zusammengesetzt sein. Das Material des Trägersubstrats kann vorzugsweise aus der Gruppe, bestehend aus Silizium, Sialon, Saphir, Kordierit, Mullit und Aluminiumoxid, ausgewählt werden. Das Aluminiumoxid kann vorzugsweise lichtdurchlässiges Aluminiumoxid sein.
Die relative Dichte des Trägersubstrats kann im Hinblick auf die Verbindungsfestigkeit vorzugsweise 95,5 Prozent oder höher sein und kann 100 Prozent betragen. Die relative Dichte wird mit dem Archimedes-Verfahren gemessen. Ferner kann, obwohl das Verfahren zur Herstellung des Trägersubstrats nicht speziell beschränkt ist, das Verfahren vorzugsweise ein Sinterverfahren sein.
Das Silizium kann einkristallines Silizium, polykristallines Silizium oder Silizium mit hohem Widerstand sein.
Sialon ist ein Keramikmaterial, das durch Sintern eines Gemischs aus Siliziumnitrid und Aluminiumoxid erhalten wird und die folgende Zusammensetzung aufweist. Si_6-zAl_zO_zN_8-z
D.h., Sialon weist die Zusammensetzung eines Gemischs von Aluminiumoxid mit Siliziumnitrid auf und z gibt den Anteil von zugemischtem Aluminiumoxid an. z kann mehr bevorzugt 0,5 oder mehr betragen. Ferner kann z mehr bevorzugt 4,0 oder weniger betragen.
Saphir ist ein Einkristall mit der Zusammensetzung von Al₂O₃ und Aluminiumoxid ist ein Polykristall mit der Zusammensetzung von Al₂O₃. Kordierit ist eine Keramik mit der Zusammensetzung von 2MgO . 2Al₂O₃ . 5SiO₂. Mullit ist eine Keramik mit der Zusammensetzung im Bereich von 3Al₂O₃ · 2SiO₂ bis 2Al₂O₃ · SiO₂.
Obwohl das Material des Substrats aus einem piezoelektrischen Material nicht beschränkt ist, solange es die erforderliche Piezoelektrizität aufweist, kann das Material vorzugsweise ein Einkristall mit der Zusammensetzung von LiAO₃ sein. Dabei stellt A ein oder mehrere Element(e), ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Niob und Tantal, dar. Folglich kann LiAO₃ Lithiumniobat, Lithiumtantalat oder eine feste Lösung aus Lithiumniobat-Lithiumtantalat sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die erste Verbindungsschicht auf dem Trägersubstrat bereitgestellt und die zweite Verbindungsschicht ist auf dem Substrat aus einem piezoelektrischen Material bereitgestellt. Die erste Verbindungsschicht weist eine Zusammensetzung von Si(1_-x]O_x (0,008 ≤ x ≤ 0,408] auf und die zweite Verbindungsschicht weist eine Zusammensetzung von Si(_1-y)O_y (0,008 ≤ y ≤ 0,408) auf.
Die Zusammensetzung ist eine Zusammensetzung, deren Sauerstoffkonzentration beträchtlich niedriger ist als diejenige von SiO₂ (entsprechend x = 0,667). Die Isoliereigenschaften jeder der Verbindungsschichten können durch Verbinden des Substrats aus einem piezoelektrischen Material mit dem Trägersubstrat mittels der ersten Verbindungsschicht, die das Siliziumoxid mit der Zusammensetzung von Si(1_-x)O_x (0,008 ≤ x ≤ 0,408) aufweist, und der zweiten Verbindungsschicht, die das Siliziumoxid mit der Zusammensetzung von Si(_1-y)O_y (0,008 ≤ y ≤ 0,408) aufweist, sehr gut gemacht werden.
In dem Fall, bei dem x oder y in der Zusammensetzung von Si(_1-x)O_x oder in der Zusammensetzung von Si(_1-y)O_y, das die jeweiligen Verbindungsschichten bildet, niedriger als 0,008 ist, sind die elektrischen Widerstände der Verbindungsschichten niedrig und gewünschte Isoliereigenschaften können nicht erhalten werden. Folglich werden x und y auf 0,008 oder höher eingestellt und x und y können vorzugsweise 0,010 oder höher, mehr bevorzugt 0,020 oder höher und insbesondere 0,024 oder höher sein. Ferner wird in dem Fall, bei dem x und y höher als 0,408 sind, die Verbindungsfestigkeit vermindert, so dass eine Tendenz zu einer Trennung des Substrats aus einem piezoelektrischen Material auftritt. x und y werden folglich auf 0,408 oder niedriger eingestellt und können vorzugsweise auf 0,225 oder niedriger eingestellt werden.
Die elektrischen Widerstände der jeweiligen Verbindungsschichten können vorzugsweise 4,8 × 10³ Ω · cm oder höher, mehr bevorzugt 5,8 × 10³ Ω . cm oder höher und insbesondere 6,2 × 10³ Ω . cm oder höher sein. Ferner sind die elektrischen Widerstände der Verbindungsschichten im Allgemeinen 1,0 × 10⁸ Ω · cm oder niedriger.
Obwohl die Dicke jeder Verbindungsschicht 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 jeweiligen Verbindungsschichten nicht speziell beschränkt ist, können ein Sputterverfahren, ein Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) und ein Gasphasenabscheidungsverfahren genannt werden. Dabei ist es während eines Reaktivsputterns unter Verwendung eines Sputtertargets aus Si besonders bevorzugt, dass die Menge von Sauerstoffgas, das in eine Kammer strömt, so eingestellt wird, dass die Sauerstoffanteile (x und y) in den jeweiligen Verbindungsschichten eingestellt werden können.
Obwohl spezifische Bedingungen zur Herstellung der jeweiligen Verbindungsschichten abhängig von der Spezifikation der Kammer in einer geeigneten Weise ausgewählt werden, werden gemäß einem bevorzugten Beispiel der Gesamtdruck auf 0,28 bis 0,34 Pa eingestellt, der Partialdruck von Sauerstoff auf 1,2 x 10^-3 bis 5,7 x 10^-2 Pa eingestellt und die Filmbildungstemperatur auf Umgebungstemperatur eingestellt. Ferner wird Si, das mit B dotiert ist, als Beispiel für das Si-Target genannt. Wie es später beschrieben ist, wird die Menge von B (Bor) als Fremdatom an einer Grenzfläche zwischen der ersten Verbindungsschicht und der zweiten Verbindungsschicht auf etwa 5 × 10¹⁸ Atome/cm³ bis 5 × 10¹⁹ Atome/cm³ eingestellt. Dadurch können die Isoliereigenschaften jeder Verbindungsschicht mit einer größeren Sicherheit erhalten werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die aktivierte Oberfläche der ersten Verbindungsschicht und die aktivierte Oberfläche der zweiten Verbindungsschicht direkt miteinander verbunden. Mit anderen Worten, die Verbindungsgrenzfläche liegt entlang der Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Verbindungsschicht vor. In diesem Fall kann der arithmetische Mittenrauwert Ra jeder aktivierten Oberfläche jeder Verbindungsschicht vorzugsweise 1 nm oder niedriger und mehr bevorzugt 0,3 nm oder niedriger sein. Die Verbindungsfestigkeit wird dadurch weiter verbessert.
Der verbundene Körper der vorliegenden Erfindung umfasst ferner eine amorphe Schicht, die zwischen der ersten und der zweiten Verbindungsschicht erzeugt wird. Der Sauerstoffanteil der amorphen Schicht ist höher als die Sauerstoffanteile der ersten Verbindungsschicht und der zweiten Verbindungsschicht. D.h., die amorphe Schicht wird entlang der aktivierten Oberfläche des Trägersubstrats erzeugt und wenn die Diffusion von Sauerstoff in der amorphen Schicht, die zwischen diesen ausgebildet ist, fortschreitet, wird gefunden, dass der Sauerstoffanteil der amorphen Schicht höher werden kann als der Sauerstoffanteil der ersten Verbindungsschicht und höher werden kann als der Sauerstoffanteil der zweiten Verbindungsschicht. Zusätzlich dazu wird in dem Fall, bei dem die Diffusion von Sauerstoff als solche fortschreitet, gefunden, dass die Verbindungsfestigkeit des Substrats aus einem piezoelektrischen Material mit dem Trägersubstrat hoch werden kann und beispielsweise selbst dann, wenn das Substrat aus einem piezoelektrischen Material durch die Bearbeitung dünner gemacht wird, die Trennung des Substrats aus einem piezoelektrischen Material unterdrückt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Differenz der Sauerstoffanteile der amorphen Schicht und der ersten Verbindungsschicht und die Differenz der Sauerstoffanteile der amorphen Schicht und der zweiten Verbindungsschicht jeweils vorzugsweise 0,5 Atom-% oder größer sein. Die Differenzen können mehr bevorzugt 1,0 Atom-% oder größer sein. Obwohl die Obergrenze der Differenz der Sauerstoffanteile der amorphen Schicht und der ersten Verbindungsschicht oder der Differenz der Sauerstoffanteile der amorphen Schicht und der zweiten Verbindungsschicht nicht speziell festgelegt ist, kann sie in der Praxis und vorzugsweise 5,0 Atom-% oder niedriger und mehr bevorzugt 4,5 Atom-% oder niedriger sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Argonanteil der amorphen Schicht höher als der Argonanteil der ersten Verbindungsschicht und der Argonanteil der zweiten Verbindungsschicht. Gemäß einer solchen Mikrostruktur, bei der die Diffusion von Argon von den jeweiligen Verbindungsschichten in die amorphe Zwischenschicht erleichtert ist, wird die Verbindungsfestigkeit weiter verbessert.
Diesbezüglich können die Differenz der Argonanteile der amorphen Schicht und der ersten Verbindungsschicht und die Differenz der Argonanteile der amorphen Schicht und der zweiten Verbindungsschicht vorzugsweise 1,0 Atom-% oder höher und mehr bevorzugt 1,5 Atom-% oder höher sein. Obwohl die Obergrenze der Differenz der Argonanteile der amorphen Schicht und der ersten Verbindungsschicht oder der Differenz der Argonanteile der amorphen Schicht und der zweiten Verbindungsschicht nicht speziell festgelegt ist, kann sie in der Praxis und vorzugsweise 5,0 Atom-% oder niedriger und mehr bevorzugt 4,5 Atom-% oder niedriger sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Zusammensetzung der amorphen Schicht Silizium (Si), Sauerstoff (O) und Argon (Ar) als Hauptkomponenten. „Hauptkomponenten“ bedeutet, dass die Summe der Atomanteile dieser Atome 95 Atom-% oder höher ist und mehr bevorzugt 97 Atom-% oder höher sein kann, mit der Maßgabe, dass 100 Atom-% einem Gesamtatomanteil zugeordnet sind. Mehr bevorzugt ist die Zusammensetzung der amorphen Schicht Si_(1-t)O_t (0,013 ≤ t ≤ 0,408) und der Sauerstoffanteil ist höher als derjenige der ersten und der zweiten Verbindungsschicht und die Zusammensetzung umfasst Argon.
Obwohl das Material der Zwischenschicht zwischen dem Trägersubstrat und der ersten Verbindungsschicht oder zwischen dem Substrat aus einem piezoelektrischen Material und der zweiten Verbindungsschicht nicht speziell beschränkt ist, solange es sich mit diesen verbinden kann, kann das Material vorzugsweise SiO₂, Ta₂O₃, TiO₂, ZrO₂, HfO₂, Nb2O₃, Bi₂O₃, Al₂O₃, MgO, AIN oder Si₃N₄ sein.
Insbesondere ist es bei einer Hochfrequenz-Anwendung (Frequenzband für eine 5G-Kommunikation bei 3,5 bis 6 GHz oder dergleichen) erforderlich, die Frequenz einer Akustikwelle zu verbessern, und in diesem Fall können die jeweiligen Materialien der Zwischenschicht zwischen dem Trägersubstrat und der ersten Verbindungsschicht und der Zwischenschicht zwischen dem Substrat aus einem piezoelektrischen Material und der zweiten Verbindungsschicht vorzugsweise Materialien mit einer hohen Schallgeschwindigkeit sein. Die Schallgeschwindigkeit eines solchen Materials mit einer hohen Schallgeschwindigkeit kann vorzugsweise 6000 m/s oder höher und mehr bevorzugt 10000 m/s oder höher sein. Obwohl die Schallgeschwindigkeit des Materials jeder Zwischenschicht nicht speziell beschränkt ist, ist es in praktischer Hinsicht schwierig, 30000 m/s zu überschreiten, und sie kann in vielen Fällen 30000 m/s oder niedriger und vorzugsweise 25000 m/s oder niedriger sein. Ein solches Material mit einer hohen Schallgeschwindigkeit umfasst AIN und Si₃N₄. Ferner wird die Schallgeschwindigkeit des Materials auf der Basis der Dichte, die durch das JIS-Verfahren (JIS C2141) gemessen wird, des Young'schen Moduls (JIS R1602) und des Poisson-Verhältnisses (JIS R1602) berechnet.
Ferner ist es bei einer Hochfrequenz-Anwendung (Anwendung für ein Frequenzband für eine 5G-Kommunikation bei 3,5 bis 6 GHz oder dergleichen) erforderlich, die Wärmeableitungseigenschaften zu verbessern, da ein Signal mit einer hohen Leistung eingespeist wird. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Materialien der Zwischenschichten zwischen dem Trägersubstrat und der ersten Verbindungsschicht und zwischen dem Substrat aus einem piezoelektrischen Material und der zweiten Verbindungsschicht Materialien mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit sind. Die Wärmeleitfähigkeit eines solchen Materials mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit kann vorzugsweise 100 W/(m . K) oder höher, mehr bevorzugt 900 W/(m · K) oder höher und insbesondere 1000 W/(m . K) oder höher sein. Obwohl die Obergrenze der Wärmeleitfähigkeit des Materials jeder Zwischenschicht nicht speziell festgelegt ist, kann sie in vielen Fällen 5000 W/(m . K) oder niedriger und ferner 3000 W/(m . K) oder niedriger sein, da sie in praktischer Hinsicht 5000 W/(m . K) nur schwer übersteigen kann. Ein solches Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit umfasst AIN und Si₃N₄. Ferner wird die Wärmeleitfähigkeit des Materials gemäß JIS R1611 gemessen.
Jeweilige Bestandteile der vorliegenden Erfindung werden nachstehend detaillierter beschrieben.
Die Anwendung des verbundenen Körpers der vorliegenden Erfindung ist nicht speziell beschränkt und er kann vorzugsweise als Akustikwellenvorrichtung oder optische Vorrichtung angewandt werden.
Als Akustikwellenvorrichtung ist 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 hergestellt. Durch Anlegen eines Hochfrequenzsignals an die IDT-Elektroden auf der Eingangsseite wird ein elektrisches Feld zwischen den Elektroden erzeugt, so dass die Oberflächenakustikwelle auf dem piezoelektrischen Substrat oszilliert wird und sich ausbreitet. Dann wird die ausgebreitete Oberflächenakustikwelle als elektrisches Signal von den IDT-Elektroden auf der Ausgangsseite entnommen, die in der Ausbreitungsrichtung bereitgestellt ist.
Ein Metallfilm kann auf einer unteren Oberfläche des Substrats aus einem piezoelektrischen Material bereitgestellt werden. Nachdem die Vorrichtung des Lamb-Typs als Akustikwellenvorrichtung hergestellt worden ist, spielt der Metallfilm die Rolle des Verbesserns des elektromechanischen Kopplungsfaktors in der Nähe der unteren Oberfläche des Substrats aus einem piezoelektrischen Material. In diesem Fall weist die Vorrichtung des Lamb-Typs die Struktur auf, bei der ineinandergreifende Elektroden auf der Oberfläche des Substrats aus einem piezoelektrischen Material ausgebildet sind und der Metallfilm auf dem Substrat aus einem piezoelektrischen Material durch einen Hohlraum freiliegt, der in dem Trägerkörper 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 ohne den Metallfilm auf der unteren Oberfläche aufweist.
Ferner können ein Metallfilm und ein Isolierfilm auf der unteren Oberfläche des Substrats aus einem piezoelektrischen Material bereitgestellt werden. Der Metallfilm spielt die Rolle von Elektroden in dem Fall, bei dem der Dünnfilmresonator als die Akustikwellenvorrichtung hergestellt wird. In diesem Fall weist der Dünnfilmresonator die Struktur auf, bei der Elektroden auf der oberen und unteren Oberfläche des Substrats aus einem piezoelektrischen Material ausgebildet sind und der Isolierfilm als Hohlraum ausgebildet ist, so dass der Metallfilm auf dem Substrat aus einem piezoelektrischen Material freiliegt. Materialien für solche 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 Moduliervorrichtung genannt werden. Ferner kann in dem Substrat aus einem piezoelektrischen Material eine periodische Domäneninversionsstruktur ausgebildet sein.
Wenn der Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Akustikwellenvorrichtung ist und das Substrat aus einem piezoelektrischen Material aus Lithiumtantalat hergestellt ist, ist es bevorzugt, das Substrat aufgrund eines niedrigen Ausbreitungsverlusts so zu verwenden, dass es von der Y-Achse zur Z-Achse um 36 bis 47° (beispielsweise 42°) um die X-Achse gedreht ist, wobei es sich um die Ausbreitungsrichtung einer Oberflächenakustikwelle handelt.
Ferner ist es in dem Fall, bei dem das Substrat aus einem piezoelektrischen Material aus Lithiumniobat hergestellt ist, bevorzugt, das Substrat aufgrund eines niedrigeren Ausbreitungsverlusts so zu verwenden, dass es von der Y-Achse zur Z-Achse um 60 bis 68° (beispielsweise 64°) um die X-Achse gedreht ist, wobei es sich um die Ausbreitungsrichtung der Oberflächenakustikwelle handelt. Ferner kann, obwohl die Größe des Substrats aus einem piezoelektrischen Material nicht speziell beschränkt ist, beispielsweise der Durchmesser 50 bis 150 mm betragen und die Dicke kann 0,2 bis 60 µm betragen.
Zum Erhalten des erfindungsgemäßen verbundenen Körpers ist das folgende Verfahren bevorzugt.
Zuerst werden die jeweiligen Oberflächen der jeweiligen Verbindungsschichten eingeebnet, so dass ebene Oberflächen erhalten werden. Dabei umfasst das Verfahren zum Einebnen der jeweiligen Oberflächen ein Läppen, ein chemisch-mechanisches Polieren (CMP) und dergleichen. Ferner können die ebenen Oberflächen vorzugsweise einen Ra von 1 nm oder niedriger und mehr bevorzugt von 0,3 nm oder niedriger aufweisen.
Dann werden zum Entfernen des Rückstands eines Poliermittels und einer denaturierten Bearbeitungsschicht die jeweiligen Oberflächen der jeweiligen Verbindungsschichten gereinigt. Das Verfahren zum Reinigen der Oberflächen umfasst ein Nassreinigen, ein Trockenreinigen, ein Scheuerreinigen oder dergleichen, und das Scheuerreinigen ist im Hinblick auf ein einfaches und effektives Erhalten von gereinigten Oberflächen bevorzugt. Dabei ist es besonders bevorzugt, „Sun Wash LH540“ als Reinigungsmittel zu verwenden und dann das Reinigen mittels einer Scheuerreinigungsmaschine unter Verwendung einer Mischlösung von Aceton und IPA durchzuführen.
Dann wird ein neutralisierter Strahl auf die jeweiligen Oberflächen der jeweiligen Verbindungsschichten eingestrahlt, um die jeweiligen Oberflächen zu aktivieren.
Wenn die Aktivierung der Oberflächen unter Verwendung des neutralisierten Strahls durchgeführt wird, ist die Verwendung eines Systems, das im Patentdokument 3 beschrieben ist, zum Erzeugen des neutralisierten Strahls, der eingestrahlt wird, bevorzugt. D.h., als die Strahlquelle wird eine Hochgeschwindigkeitsatomstrahlquelle des Sattelfeldtyps verwendet. Dann wird ein Inertgas in die Kammer eingebracht 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, die von dem Inertgas stammen, erzeugt werden. Von den Strahlen, die ein Gitter erreichen, wird der lonenstrahl an dem Gitter neutralisiert und der Strahl von neutralen Atomen wird von der Hochgeschwindigkeitsatomstrahlquelle emittiert. Die Atomspezies, die den Strahl bildet, kann vorzugsweise ein Inertgas (Argon, Stickstoff oder dergleichen) sein.
In dem Aktivierungsschritt durch die Bestrahlung mit dem Strahl 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.
Dann werden die aktivierten Oberflächen in einer Vakuumatmosphäre miteinander in Kontakt gebracht und verbunden. Die Temperatur zu diesem Zeitpunkt kann 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.
BEISPIELE
(Erfindungsgemäße Beispiele 1, 2, 3 und 3-2, Vergleichsbeispiele 1 und 2)
Es wurden die verbundenen Körper 8 und 8A der jeweiligen Beispiele, die in den Tabellen 1 und 2 gezeigt sind, gemäß dem Verfahren hergestellt, das unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben worden ist.
Insbesondere wurde ein Lithiumtantalat-Substrat (LT-Substrat) mit einem OF-Teil, einem Durchmesser von 4 Zoll (10,16 cm) und einer Dicke von 250 µm als das piezoelektrische Einkristallsubstrat 1 verwendet. Es wurde ein 46° Y-geschnittenes X-Ausbreitung-LT-Substrat, in dem die Ausbreitungsrichtung der Oberflächenakustikwelle (SAW) auf X eingestellt war und der Schnittwinkel eine gedrehte Y-geschnittene Platte war, als das LT-Substrat verwendet. Die Oberfläche 1a des Substrats aus einem piezoelektrischen Material 1 wurde derart einem Spiegelglanz-Oberflächenpolieren unterzogen, dass der arithmetische Mittenrauwert Ra 0,3 nm erreichte. Ferner wurde Ra durch ein Rasterkraftmikroskop (AFM) in einem Sichtfeld von 10 µm x 10 µm gemessen.
Dann wurde die Verbindungsschicht 2 durch ein Gleichstrom-Sputterverfahren als Film auf der Oberfläche 1a des Substrats aus einem piezoelektrischen Material 1 gebildet. Mit Bor dotiertes Si wurde als Target verwendet. Ferner wurde Sauerstoffgas als Sauerstoffquelle eingeführt. Dabei wurde die Menge des eingeführten Sauerstoffgases so verändert, dass der Gesamtdruck der Atmosphäre und der Partialdruck von Sauerstoff in einer Kammer verändert wurden, wodurch der Sauerstoffanteil in der Verbindungsschicht 2 verändert 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 nm eingestellt wurde und Ra auf 0,08 bis 0,4 nm eingestellt wurde.
Ferner wurde als das Trägersubstrat 3 das Trägersubstrat 3 hergestellt, das aus Silizium zusammengesetzt war und den flachen Ausrichtungsteil (OF-Teil), einen Durchmesser von 4 Zoll (10,16 cm) und eine Dicke von 500 µm aufwies. Die Oberflächen des Trägersubstrats 3 wurden durch chemisch-mechanisches Polieren (CMP) fertigbearbeitet, so dass jeder arithmetische Mittenrauwert Ra 0,2 nm erreichte.
Dann wurde die Verbindungsschicht 4 durch ein Gleichstrom-Sputterverfahren als Film auf der Oberfläche 3a des Trägersubstrats 3 gebildet. Mit Bor dotiertes Si wurde als Target verwendet. Ferner wurde Sauerstoffgas als Sauerstoffquelle eingeführt. Dabei wurde die Menge des eingeführten Sauerstoffgases so verändert, dass der Gesamtdruck der Atmosphäre und der Partialdruck von Sauerstoff in einer Kammer verändert wurden, wodurch der Sauerstoffanteil in der Verbindungsschicht 4 verändert wurde. Die Dicke der Verbindungsschicht 4 wurde auf 100 bis 200 nm eingestellt. Der arithmetische Mittenrauwert Ra der Oberfläche 4a der Verbindungsschicht 4 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 nm eingestellt wurde und Ra auf 0,08 bis 0,4 nm eingestellt wurde.
Dann wurden die Oberfläche der Verbindungsschicht 2 und die Oberfläche der Verbindungsschicht 4 gereinigt, um Verunreinigungen zu entfernen, worauf sie in eine Vakuumkammer eingebracht wurden. Nach dem Evakuieren auf eine Größenordnung von 10^-6 Pa wurde ein Hochgeschwindigkeitsatomstrahl (Beschleunigungsspannung 1 kV und Ar-Flussrate 27 sccm) während 120 s auf die Oberflächen eingestrahlt. Dann wurden, nachdem die mit dem Strahl bestrahlte Oberfläche (aktivierte Oberfläche) 5 der Verbindungsschicht 2 und die aktivierte Oberfläche 6 der Verbindungsschicht 4 miteinander in Kontakt gebracht worden sind, die Substrate durch Beaufschlagen mit Druck bei 10000 N für 2 Minuten verbunden (vgl. die 3(b)). Dann wurden die so erhaltenen verbundenen Körper 8 der jeweiligen Beispiele für 20 Stunden bei 100 °C erwärmt.
Die Oberfläche des Substrats aus einem piezoelektrischen Material 1 wurde dann geschliffen und poliert, so dass die Dicke von den anfänglichen 250 µm auf 1 µm verändert wurde (vgl. die 4(a)).
Für die so erhaltenen verbundenen Körper 8 und 8A der jeweiligen Beispiele wurden die folgenden Eigenschaften bewertet.
(Bestätigung der amorphen Schicht)
Das Vorliegen der amorphen Schicht wurde wie folgt untersucht.
Messsystem:
Die Mikrostruktur wurde unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops „H-9500“, das von Hitachi High-Tech Corporation geliefert wird, untersucht.
Messbedingungen:
Eine Probe eines dünngemachten Stücks wurde mittels FIB (Verfahren mit fokussiertem lonenstrahl) bei einer Beschleunigungsspannung von 200 kV untersucht.
(Anteile von Atomen in der ersten Verbindungsschicht, der amorphen Schicht und der zweiten Verbindungsschicht)
Eine Elementaranalyse wurde mittels eines EDS (energiedispersives Röntgenspektrometer) unter Verwendung des folgenden Systems zum Messen der Anteile von Sauerstoffatomen und Argonatomen in den Verbindungsschichten und der amorphen Schicht durchgeführt.
Messsystem:
Die Elementaranalyse wurde unter Verwendung eines Elementaranalysesystems „JEM-ARM200F“, das von JEOL Ltd. geliefert wird, durchgeführt.
Messbedingungen:
Eine Probe eines dünngemachten Stücks wurde mittels FIB (Verfahren mit fokussiertem lonenstrahl) bei einer Beschleunigungsspannung von 200 kV untersucht.
(Verbindungsfestigkeit)

Die Verbindungsfestigkeiten der verbundenen Körper 8 und 8A der jeweiligen Beispiele wurden durch das Rissöffnungsverfahren gemessen. Ferner trat in dem Fall, bei dem die Verbindungsfestigkeit 1,75 J/m² überstieg, eine Trennung in der Nähe der Verbindungsschichten nicht auf und die verbundenen Körper 8 und 8A brachen als Massenbruch. Tabelle 1

		Vergleichsbeispiel 1			Vergleichsbeispiel 2
Substrat aus einem piezoelektrischen Material		Lithiumtantalat			Lithiumtantalat
Trägersubstrat		Si			Si
FAB-Bestrahlungsmenge (kJ)		45			22,5
Verbindungsfestigkeit (J/m²)		0,7			0,3
Atomanteil Atom-%		Si	0	Ar	Si	O	Ar
	Verbindungsschicht auf der Seite des Substrats aus einem piezoelektrischen Material	94,3	5,4	0,3	93,8	6,0	0,2
	Amorphe Schicht	93,6	5,4	1,0	93,6	5,9	0,5
	Verbindungsschicht auf der Seite des Trägersubstrats	94,3	5,4	0,3	93,8	6,0	0,2

Tabelle 2

		Erfindungsgemäßes Beispiel 1			Erfindungsgemäßes Beispiel 2			Erfindungsgemäßes Beispiel 3			Erfindungsgemäßes Beispiel 3-2
Substrat aus einem piezoelektrischen Material		Lithiumtantalat			Lithiumtantalat			Lithiumtantalat			Lithiumtantalat
Trägersubstrat		Si			Si			Si			Si
FAB-Bestrahlungsmenge (kJ)		135			90			180			60
Verbindungsfestigkeit (J/m²)		2,7			2,1			2,2			1,8
Atomanteil Atom-%		Si	O	Ar	Si	O	Ar	Si	O	Ar	Si	O	Ar
	Verbindungsschicht auf der Seite des Substrats aus einem piezoelektrischen Material	93,3	6,2	0,5	93,6	6,0	0,4	93,5	5,9	0,6	93,8	5,8	0,4
	Amorphe Schicht	89,7	7,6	2,7	91,3	6,6	2,1	89,2	7,7	3,1	92,5	6,3	1,2
	Verbindungsschicht auf der Seite des Trägersubstrats	93,2	6,2	0,6	93,7	5,9	0,4	93,5	5,9	0,6	93,8	5,8	0,4

Es zeigte sich, dass die Verbindungsfestigkeiten in beiden Vergleichsbeispielen 1 und 2 gering waren.
Gemäß den erfindungsgemäßen Beispielen 1, 2, 3 und 3-2 waren die Verbindungsfestigkeiten in den jeweiligen Beispielen beträchtlich verbessert und beim Polieren des Substrats aus einem piezoelektrischen Material trat keine Trennung auf, da der Sauerstoffanteil und der Argonanteil der amorphen Schicht höher waren als die Sauerstoffanteile und die Argonanteile der ersten Verbindungsschicht bzw. der zweiten Verbindungsschicht. Gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 3-2 war, obwohl der Argonanteil der amorphen Schicht höher war als die Argonanteile der ersten Verbindungsschicht bzw. der zweiten Verbindungsschicht, die Differenz der Argonanteile kleiner als 1 Atom-% und es zeigte sich, dass die Verbindungsfestigkeit verglichen mit den erfindungsgemäßen Beispielen 1, 2 und 3 etwas geringer war.
(Erfindungsgemäßes Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 4)

In dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 wurde das Material des Trägersubstrats zu Saphir geändert und die FAB-Bestrahlungsmenge wurde ebenfalls geändert. Die verbundenen Körper 8 und 8A wurden abgesehen davon gemäß dem gleichen Verfahren wie das erfindungsgemäße Beispiel 1 hergestellt und die Sauerstoffanteile, die Argonanteile und die Siliziumanteile der jeweiligen Teile und die Verbindungsfestigkeiten wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3

		Erfindungsgemäßes Beispiel 4			Vergleichsbeispiel 4
Substrat aus einem piezoelektrischen Material		Lithiumtantalat			Lithiumtantalat
Trägersubstrat		Saphir			Saphir
FAB-Bestrahlungsmenge (kJ)		135			45
Verbindungsfestigkeit (J/m²)		2,7			0,6
Atomanteil Atom-%		Si	O	Ar	Si	O	Ar
	Verbindungsschicht auf der Seite des Substrats aus einem piezoelektrischen Material	93,5	6,2	0,3	93,7	6,2	0,1
	Amorphe Schicht	89,6	7,8	2,6	93,3	6,2	0,5
	Verbindungsschicht auf der Seite des Trägersubstrats	93,2	6,4	0,4	93,5	6,4	0,1

Gemäß dem Vergleichsbeispiel 4 zeigte sich, dass die Verbindungsfestigkeit gering war, da der Sauerstoffanteil der amorphen Schicht geringfügig niedriger als der Sauerstoffanteil der ersten Verbindungsschicht bzw. mit dem Sauerstoffanteil der zweiten Verbindungsschicht identisch war.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 4 war, da der Sauerstoffanteil und der Argonanteil der amorphen Schicht höher als die Sauerstoffanteile und die Argonanteile der ersten Verbindungsschicht bzw. der zweiten Verbindungsschicht waren, die Verbindungsfestigkeit beträchtlich verbessert und eine Trennung während des Polierens des Substrats aus einem piezoelektrischen Material trat nicht auf.
(Erfindungsgemäßes Beispiel 5 und Vergleichsbeispiel 5)

In dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 wurde das Material des Trägersubstrats zu Kordierit geändert und die FAB-Bestrahlungsmenge wurde ebenfalls geändert. Die verbundenen Körper 8 und 8A wurden abgesehen davon in der gleichen Weise wie das erfindungsgemäße Beispiel 1 hergestellt und die Sauerstoffanteile, die Argonanteile und die Siliziumanteile der jeweiligen Teile und die Verbindungsfestigkeiten wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4

		Erfindungsgemäßes Beispiel 5			Vergleichsbeispiel 5
Substrat aus einem piezoelektrischen Material		Lithiumtantalat			Lithiumtantalat
Trägersubstrat		Kordierit			Kordierit
FAB-Bestrahlungsmenge (kJ)		135			45
Verbindungsfestigkeit (J/m²)		2,6			0,5
Atomanteil Atom-%		Si	O	Ar	Si	O	Ar
	Verbindungsschicht auf der Seite des Substrats aus einem piezoelektrischen Material	93,4	6,2	0,4	93,7	6,2	0,1
	Amorphe Schicht	89,5	7,7	2,8	93,4	6,2	0,4
	Verbindungsschicht auf der Seite des Trägersubstrats	93,2	6,3	0,5	93,7	6,2	0,1

Gemäß dem Vergleichsbeispiel 5 zeigte sich, dass die Verbindungsfestigkeit gering war, da der Sauerstoffanteil der amorphen Schicht mit den Sauerstoffanteilen der ersten und der zweiten Verbindungsschicht identisch war.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 5 war die Verbindungsfestigkeit beträchtlich verbessert und eine Trennung während des Polierens des Substrats aus einem piezoelektrischen Material trat nicht auf, da der Sauerstoffanteil und der Argonanteil der amorphen Schicht höher waren als die als die Sauerstoffanteile und die Argonanteile der ersten bzw. der zweiten Verbindungsschicht.
(Erfindungsgemäßes Beispiel 6 und Vergleichsbeispiel 6)

In dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 wurde das Material des Trägersubstrats zu Sialon (z = 2,5) geändert und die FAB-Bestrahlungsmenge wurde ebenfalls geändert. Die verbundenen Körper 8 und 8A wurden abgesehen davon in der gleichen Weise wie das erfindungsgemäße Beispiel 1 hergestellt und die Sauerstoffanteile, die Argonanteile und die Siliziumanteile der jeweiligen Teile und die Verbindungsfestigkeiten wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5

		Erfindungsgemäßes Beispiel 6			Vergleichsbeispiel 6
Substrat aus einem piezoelektrischen Material		Lithiumtantalat			Lithiumtantalat
Trägersubstrat		Sialon			Sialon
FAB-Bestrahlungsmenge (kJ)		135			45
Verbindungsfestigkeit (J/m²)'		2,7			0,7
Atomanteil Atom-%		Si	O	Ar	Si	O	Ar
	Verbindungsschicht auf der Seite des Substrats aus einem piezoelektrischen Material	93,3	6,3	0,4	93,6	6,3	0,1
	Amorphe Schicht	89,6	7,8	2,6	93,3	6,2	0,5
	Verbindungsschicht auf der Seite des Trägersubstrats	93,2	6,2	0,6	93,7	6,2	0,1

Gemäß dem Vergleichsbeispiel 6 zeigte sich, dass die Verbindungsfestigkeit gering war, da der Sauerstoffanteil der amorphen Schicht mit dem Sauerstoffanteil der ersten Verbindungsschicht identisch bzw. etwas geringer war als der Sauerstoffanteil der zweiten Verbindungsschicht.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 6 war die Verbindungsfestigkeit beträchtlich verbessert und eine Trennung während des Polierens des Substrats aus einem piezoelektrischen Material trat nicht auf, da sich zeigte, dass der Sauerstoffanteil und der Argonanteil der amorphen Schicht höher waren als die Sauerstoffanteile und Argonanteile der ersten bzw. der zweiten Verbindungsschicht.
(Erfindungsgemäßes Beispiel 7 und Vergleichsbeispiel 7)

In dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 wurde das Material des Trägersubstrats zu Mullit geändert und die FAB-Bestrahlungsmenge wurde ebenfalls geändert. Die verbundenen Körper 8 und 8A wurden abgesehen davon in der gleichen Weise wie das erfindungsgemäße Beispiel 1 hergestellt und die Sauerstoffanteile, die Argonanteile und die Siliziumanteile der jeweiligen Teile und die Verbindungsfestigkeiten wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 6 gezeigt. Tabelle 6

		Erfindungsgemäßes Beispiel 7			Vergleichsbeispiel 7
Substrat aus einem piezoelektrischen Material		Lithiumtantalat			Lithiumtantalat
Trägersubstrat		Mullit			Mullit
FAB-Bestrahlungsmenge (kJ)		135			45
Verbindungsfestigkeit (J/m²)		2,5			0,7
Atomanteil Atom-%		Si	O	Ar	Si	O	Ar
	Verbindungsschicht auf der Seite des Substrats aus einem piezoelektrischen Material	93,3	6,2	0,5	93,7	6,2	0,1
	Amorphe Schicht	89,7	7,6	2,7	93,3	6,2	0,5
	Verbindungsschicht auf der Seite des Träqersubstrats	93,2	6,2	0,6	93,7	6,2	0,1

Gemäß dem Vergleichsbeispiel 7 zeigte sich, dass die Verbindungsfestigkeit gering war, da der Sauerstoffanteil der amorphen Schicht mit den Sauerstoffanteilen der ersten bzw. der zweiten Verbindungsschicht identisch war.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 7 war die Verbindungsfestigkeit beträchtlich verbessert und eine Trennung während des Polierens des Substrats aus einem piezoelektrischen Material trat nicht auf, da der Sauerstoffanteil und der Argonanteil der amorphen Schicht höher waren als die Sauerstoffanteile und Argonanteile der ersten bzw. der zweiten Verbindungsschicht.
(Erfindungsgemäßes Beispiel 8 und Vergleichsbeispiel 8)

In dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 wurde das Material des Trägersubstrats zu lichtdurchlässigem Aluminiumoxid geändert und die FAB-Bestrahlungsmenge wurde ebenfalls geändert. Die verbundenen Körper 8 und 8A wurden abgesehen davon in der gleichen Weise wie das erfindungsgemäße Beispiel 1 hergestellt und die Sauerstoffanteile, die Argonanteile und die Siliziumanteile der jeweiligen Teile und die Verbindungsfestigkeiten wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 7 gezeigt. Tabelle 7

		Erfindungsgemäßes Beispiel 8			Vergleichsbeispiel 8
Substrat aus einem piezoelektrischen Material		Lithiumtantalat			Lithiumtantalat
Trägersubstrat		Lichtdurchlässiges Aluminiumoxid			Lichtdurchlässiges Aluminiumoxid
FAB-Bestrahlungsmenge (kJ)		135			45
Verbindungsfestigkeit (J/m²)		2,6			0,6
Atomanteil Atom-%		Si	O	Ar	Si	O	Ar
	Verbindungsschicht auf der Seite des Substrats aus einem piezoelektrischen Material	93,2	6,3	0,5	93,7	6,2	0,1
	Amorphe Schicht	89,6	7,6	2,8	93,5	6,1	0,4
	Verbindungsschicht auf der Seite des Trägersubstrats	93,2	6,2	0,6	93,7	6,2	0,1

Gemäß dem Vergleichsbeispiel 8 zeigte sich, dass die Verbindungsfestigkeit gering war, da der Sauerstoffanteil der amorphen Schicht etwas geringer war als die Sauerstoffanteile der ersten bzw. der zweiten Verbindungsschicht.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 8 war die Verbindungsfestigkeit beträchtlich verbessert und eine Trennung während des Polierens des Substrats aus einem piezoelektrischen Material trat nicht auf, da der Sauerstoffanteil und der Argonanteil der amorphen Schicht höher waren als die Sauerstoffanteile und Argonanteile der ersten bzw. der zweiten Verbindungsschicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7213314 B2 [0006]
JP 5814727 B [0006]
JP 3774782 B [0006]
JP 2018011256 PCT [0006]

Claims

Verbundener Körper, umfassend: ein Trägersubstrat; ein Substrat aus einem piezoelektrischen Material; eine erste Verbindungsschicht, die auf dem Trägersubstrat bereitgestellt ist und eine Zusammensetzung von Si(_1-x)O_x (0,008 ≤ x ≤ 0,408) aufweist; eine zweite Verbindungsschicht, die auf dem Substrat aus einem piezoelektrischen Material bereitgestellt ist und eine Zusammensetzung von Si(_1-y)O_y (0,008 ≤ y ≤ 0,408) aufweist; und eine amorphe Schicht, die zwischen der ersten Verbindungsschicht und der zweiten Verbindungsschicht bereitgestellt ist, wobei ein Sauerstoffanteil der amorphen Schicht höher ist als ein Sauerstoffanteil der ersten Verbindungsschicht und ein Sauerstoffanteil der zweiten Verbindungsschicht.
Verbundener Körper nach Anspruch 1, wobei eine Differenz des Sauerstoffanteils der amorphen Schicht und des Sauerstoffanteils der ersten Verbindungsschicht und eine Differenz des Sauerstoffanteils der amorphen Schicht und des Sauerstoffanteils der zweiten Verbindungsschicht jeweils 0,5 Atom-% oder größer ist.
Verbundener Körper nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Argonanteil der amorphen Schicht höher ist als ein Argonanteil der ersten Verbindungsschicht und ein Argonanteil der zweiten Verbindungsschicht.
Verbundener Körper nach Anspruch 3, wobei eine Differenz des Argonanteils der amorphen Schicht und des Argonanteils der ersten Verbindungsschicht und eine Differenz des Argonanteils der amorphen Schicht und des Argonanteils der zweiten Verbindungsschicht jeweils 1 Atom-% oder größer ist.
Verbundener Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Material des Trägersubstrats aus der Gruppe, bestehend aus Silizium, Sialon, Saphir, Kordierit, Mullit und Aluminiumoxid, ausgewählt ist.
Verbundener Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Material des Substrats aus einem piezoelektrischen Material aus der Gruppe, bestehend aus Lithiumniobat, Lithiumtantalat und einer festen Lösung von Lithiumniobat-Lithiumtantalat, ausgewählt ist.
Verbundener Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der ferner eine Zwischenschicht umfasst, die zwischen dem Trägersubstrat und der ersten Verbindungsschicht bereitgestellt ist.
Verbundener Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der ferner eine Zwischenschicht umfasst, die zwischen dem Substrat aus einem piezoelektrischen Material und der zweiten Verbindungsschicht bereitgestellt ist.
Akustikwellenvorrichtung, umfassend: den verbundenen Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 8; und eine Elektrode, die auf dem Substrat aus einem piezoelektrischen Material bereitgestellt ist.