DE112021006234T5

DE112021006234T5 - Verbundsubstrat, akustisches Oberflächenwellenelement und Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrats

Info

Publication number: DE112021006234T5
Application number: DE112021006234.4T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Yamamoto; Keiichiro Asai; Naoki Fujita
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2021-02-05
Filing date: 2021-12-24
Publication date: 2023-10-05
Also published as: JPWO2022168498A1; TW202234965A; US20230378933A1; CN116806412A; TWI821862B; KR20230124709A; WO2022168498A1

Abstract

Es wird ein Verbundsubstrat bereitgestellt, das eine hervorragende Haltbarkeit aufweist und gleichzeitig die Energie einer elastischen Welle in seiner piezoelektrischen Schicht einschließt. Das Verbundsubstrat gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält: eine piezoelektrische Schicht; und eine reflektierende Schicht, die auf einer Rückoberflächenseite der piezoelektrischen Schicht angeordnet ist, wobei die reflektierende Schicht eine Siliziumoxid enthaltende Schicht mit niedriger Impedanz und eine Schicht mit hoher Impedanz enthält, wobei die piezoelektrische Schicht eine modifizierte Schicht aufweist, die in einem Endabschnitt auf ihrer Rückoberflächenseite ausgebildet ist, und wobei die Schicht mit niedriger Impedanz eine Dichte von 2,15 g/cm3oder mehr aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundsubstrat, ein akustisches Oberflächenwellenelement und ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrats.
Technischer Hintergrund
Ein Filter, der eine akustische Oberflächenwelle verwendet, (SAW-Filter) wurde beispielsweise in einer Kommunikationsvorrichtung wie einem Mobiltelefon zur Extraktion eines elektrischen Signals mit einer beliebigen Frequenz verwendet. Der SAW-Filter hat eine Struktur, bei der eine Elektrode oder dergleichen auf einem Verbundsubstrat mit einer piezoelektrischen Schicht ausgebildet ist (siehe z.B. Patentliteratur 1).
In den letzten Jahren wurde auf dem Gebiet der Informationskommunikationsvorrichtung gefordert, dass die Vorrichtung die Kommunikation in einem Hochfrequenzband unterstützt. In dem SAW-Filter kann es zu einem Leck einer elastischen Welle aus der piezoelektrischen Schicht kommen. Gleichzeitig muss das Verbundsubstrat haltbar sein (z.B. Haltbarkeit zum Zeitpunkt seiner Verarbeitung).
Zitatenliste
Patentliteratur
[PTL 1] JP 2020-150488 A
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verbundsubstrat bereitzustellen, das eine hervorragende Haltbarkeit aufweist und gleichzeitig die Energie einer elastischen Welle in seiner piezoelektrischen Schicht enthält.
Lösung des Problems
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verbundsubstrat bereitgestellt, enthaltend: eine piezoelektrische Schicht; und eine reflektierende Schicht, die auf einer Rückoberflächenseite der piezoelektrischen Schicht angeordnet ist, wobei die reflektierende Schicht eine Siliziumoxid enthaltende Schicht mit niedriger Impedanz und eine Schicht mit hoher Impedanz enthält, wobei die piezoelektrische Schicht eine modifizierte Schicht aufweist, die in einem Endabschnitt auf ihrer Rückoberflächenseite ausgebildet ist, und wobei die Schicht mit niedriger Impedanz eine Dichte von 2,15 g/cm³ oder mehr aufweist.
In einer Ausführungsform hat die modifizierte Schicht eine Dicke von 0,3 nm oder mehr.
In einer Ausführungsform hat die modifizierte Schicht eine Dicke von 4,5 nm oder weniger.
In einer Ausführungsform enthält die modifizierte Schicht eine amorphe Substanz.
In einer Ausführungsform hat die modifizierte Schicht einen Siliziumatomgehalt von weniger als 10 Atom%.
In einer Ausführungsform enthält die Schicht mit hoher Impedanz mindestens eines, ausgewählt aus: Hafniumoxid, Tantaloxid, Zirkoniumoxid und Aluminiumoxid.
In einer Ausführungsform haben die Schicht mit hoher Impedanz und die Schicht mit niedriger Impedanz jeweils eine Dicke von 0,01 µm bis 1 µm.
In einer Ausführungsform sind die Schicht mit hoher Impedanz und die Schicht mit niedriger Impedanz abwechselnd in die reflektierende Schicht laminiert.
In einer Ausführungsform enthält das Verbundsubstrat außerdem ein Trägersubstrat, das auf einer Rückoberflächenseite der reflektierenden Schicht angeordnet ist.
In einer Ausführungsform enthält das Verbundsubstrat außerdem eine Verbindungsschicht, die zwischen der reflektierenden Schicht und dem Trägersubstrat angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein akustisches Oberflächenwellenelement bereitgestellt, das das vorstehend erwähnte Verbundsubstrat enthält.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrats bereitgestellt. Das Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrats beinhaltet: Ausbilden einer modifizierten Schicht in einem Endabschnitt auf einer ersten Hauptoberflächenseite eines piezoelektrischen Substrats mit einer ersten Hauptoberfläche und einer zweiten Hauptoberfläche, die einander zugewandt sind; Ausbilden einer Siliziumoxid enthaltenden Schicht mit niedriger Impedanz und mit einer Dichte von 2,15 g/cm³ oder mehr, auf der ersten Hauptoberflächenseite des piezoelektrischen Substrats; und Ausbilden einer Schicht mit hoher Impedanz auf der ersten Hauptoberflächenseite des piezoelektrischen Substrats, auf der die Schicht mit niedriger Impedanz ausgebildet ist.
In einer Ausführungsform hat die modifizierte Schicht eine Dicke von 0,3 nm oder mehr.
In einer Ausführungsform hat die modifizierte Schicht eine Dicke von 4,5 nm oder weniger.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Herstellungsverfahren weiterhin das Polieren einer Oberfläche auf einer zweiten Hauptoberflächenseite des piezoelektrischen Substrats, auf dem die Schicht mit niedriger Impedanz und die Schicht mit hoher Impedanz ausgebildet sind.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das folgende Verbundsubstrat bereitgestellt werden: das Verbundsubstrat enthält die piezoelektrische Schicht (piezoelektrisches Substrat) und die reflektierende Schicht, die die Schicht mit niedriger Impedanz, die eine vorbestimmte Dichte aufweist, enthält; und die modifizierte Schicht ist in dem Endabschnitt der piezoelektrischen Schicht (piezoelektrisches Substrat) gebildet, und daher ist das Verbundsubstrat hervorragend in der Haltbarkeit, während es die Energie einer elastischen Welle in der piezoelektrischen Schicht enthält.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist eine schematische Schnittansicht zur Veranschaulichung der schematischen Konfiguration eines Verbundsubstrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2A ist eine Ansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels für ein Herstellungsverfahren für das Verbundsubstrat gemäß einer Ausführungsform.
28 ist eine Ansicht im Anschluss an 2A.
2C ist eine Ansicht im Anschluss an 2B.
2D ist eine Ansicht im Anschluss an 2C.
2E ist eine Ansicht im Anschluss an 2D.
3 ist ein TEM-Schnittbild eines Verbundsubstrats (erste Siliziumoxidschicht) aus Beispiel 2.
4 ist ein TEM-Schnittbild eines Verbundsubstrats (erste Siliziumoxidschicht) aus Vergleichsbeispiel 5.

Beschreibung der Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
A. Verbundsubstrat
1 ist eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung der schematischen Konfiguration eines Verbundsubstrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Verbundsubstrat 100 enthält eine piezoelektrische Schicht 10, eine reflektierende Schicht 20 und ein Trägersubstrat 30 in der angegebenen Reihenfolge. Eine modifizierte Schicht 14 wird in einem Endabschnitt auf der Seite der piezoelektrischen Schicht 10 gebildet, auf der die reflektierende Schicht 20 angeordnet ist. Durch die Bildung einer solchen Schicht kann ein Verbundsubstrat mit hervorragender Haltbarkeit geschaffen werden. Die reflektierende Schicht 20 enthält eine Schicht mit hoher Impedanz, die eine relativ hohe akustische Impedanz aufweist, und eine Schicht mit niedriger Impedanz, die eine relativ niedrige akustische Impedanz aufweist. Die reflektierende Schicht 20 ist ein Laminat aus einer Vielzahl von Impedanzschichten und beispielsweise sind die Schicht mit niedriger Impedanz und die Schicht mit hoher Impedanz abwechselnd laminiert. Im gezeigten Beispiel enthält die reflektierende Schicht 20 eine Schicht mit niedriger Impedanz 21, eine Schicht mit hoher Impedanz 22, eine Schicht mit niedriger Impedanz 23, eine Schicht mit hoher Impedanz 24, eine Schicht mit niedriger Impedanz 25, eine Schicht mit hoher Impedanz 26, eine Schicht mit niedriger Impedanz 27 und eine Schicht mit hoher Impedanz 28 in der angegebenen Reihenfolge von der Seite der piezoelektrischen Schicht 10. Von den jeweiligen Schichten der reflektierenden Schicht 20 ist die Schicht mit niedriger Impedanz 21 auf der Seite angeordnet, die der piezoelektrischen Schicht 10 am nächsten liegt. Die Anordnung der reflektierenden Schicht 20 mit einer solchen laminierten Struktur kann die Energie einer elastischen Welle wirksam auf die Seite der piezoelektrischen Schicht 10 beschränken. Die Schicht mit niedriger Impedanz, die auf der Seite angeordnet ist, die der piezoelektrischen Schicht 10 am nächsten liegt, wird manchmal als „erste Schicht mit niedriger Impedanz“ bezeichnet.
Im gezeigten Beispiel besteht die reflektierende Schicht 20 aus einem Laminat von insgesamt 8 Schichten, d.h. den 4 Schichten mit hoher Impedanz und den 4 Schichten mit niedriger Impedanz. Die Anzahl der Impedanzschichten in der reflektierenden Schicht ist jedoch nicht darauf beschränkt. Insbesondere muss die reflektierende Schicht nur mindestens eine Schicht mit hoher Impedanz und mindestens eine Schicht mit niedriger Impedanz enthalten, wobei sich die Schichten in ihrer akustischen Impedanz voneinander unterscheiden. Die reflektierende Schicht hat vorzugsweise eine mehrschichtige Struktur mit 4 oder mehr Schichten.
Das Verbundsubstrat 100 kann weiterhin jede geeignete Schicht (nicht dargestellt) enthalten. Die Art, die Funktionen, die Anzahl, die Kombination, die Anordnung und dergleichen solcher Schichten können in Übereinstimmung mit den Zwecken angemessen festgelegt werden. Zum Beispiel kann das Verbundsubstrat 100 eine Verbindungsschicht enthalten, die zwischen der reflektierenden Schicht 20 und dem Trägersubstrat 30 angeordnet ist.
Das Verbundsubstrat 100 kann in jeder geeigneten Form hergestellt werden. In einer Ausführungsform kann das Substrat in Form eines sogenannten Wafers hergestellt werden. Die Größe des Verbundsubstrats 100 kann je nach Verwendungszweck entsprechend festgelegt werden. Der Durchmesser des Wafers liegt beispielsweise zwischen 50 mm und 150 mm.
A-1. Piezoelektrische Schicht
Als Material zur Bildung der piezoelektrischen Schicht kann jedes geeignete piezoelektrische Material verwendet werden. Ein Einkristall mit der Zusammensetzung LiAO₃ wird vorzugsweise als piezoelektrisches Material verwendet. Darin steht A für eine oder mehrere Arten von Elementen, ausgewählt aus: Niob und Tantal. Insbesondere kann LiAO₃ Lithiumniobat (LiNbO₃), Lithiumtantalat (LiTaO₃) oder eine feste Lithiumniobat-Lithiumtantalat-Lösung sein.
Wenn das piezoelektrische Material Lithiumtantalat ist, wird eine Schicht, deren Normalenrichtung um die X-Achse des piezoelektrischen Materials, die die Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle ist, von dessen Y-Achse zur Z-Achse um 123° bis 133° (z.B. 128°) gedreht ist, vorzugsweise als die piezoelektrische Schicht unter dem Gesichtspunkt der Verringerung eines Ausbreitungsverlustes verwendet. Wenn das piezoelektrische Material Lithiumniobat ist, wird als piezoelektrische Schicht unter dem Gesichtspunkt der Verringerung eines Ausbreitungsverlustes vorzugsweise eine Schicht verwendet, deren Normalenrichtung um die X-Achse des piezoelektrischen Materials, die die Richtung ist, in der sich eine akustische Oberflächenwelle ausbreitet, von dessen Y-Achse zu dessen Z-Achse um 96° bis 114° (z.B. 110°) gedreht ist.
Die Dicke der piezoelektrischen Schicht beträgt z.B. 0,2 µm oder mehr und 5 µm oder weniger.
Die modifizierte Schicht enthält beispielsweise eine amorphe Substanz und enthält ein Element zur Bildung der piezoelektrischen Schicht. Wenn die piezoelektrische Schicht z.B. Lithiumtantalat enthält, enthält die modifizierte Schicht Tantal (Ta) und Sauerstoff (O). In einer Ausführungsform kann, wenn die Summe von Ta, O, Si und Ar in der modifizierten Schicht auf 100 Atom-% festgelegt ist, der Gehalt an Siliziumatomen (Si) in der Schicht weniger als 10 Atom-% oder 5 Atom-% oder weniger betragen. Die Zusammensetzung der modifizierten Schicht kann durch energiedispersive Röntgenanalyse (EDX) bestimmt werden.
Die Dicke der modifizierten Schicht beträgt z.B. 0,3 nm oder mehr, vorzugsweise 0,5 nm oder mehr. In der Zwischenzeit beträgt die Dicke der modifizierten Schicht z.B. 4,5 nm oder weniger, vorzugsweise 4 nm oder weniger. Mit einer solchen Dicke kann ein höherer Q-Wert erreicht werden.
A-2. Reflektierende Schicht
Wie vorstehend beschrieben, enthält die reflektierende Schicht eine Schicht mit hoher Impedanz und eine Schicht mit niedriger Impedanz, die sich in ihrer akustischen Impedanz unterscheiden. Die akustische Impedanz der Schicht mit hoher Impedanz ist relativ höher als die akustische Impedanz der Schicht mit niedriger Impedanz. Insbesondere ist die akustische Impedanz eines Materials zur Bildung der Schicht mit hoher Impedanz höher als die akustische Impedanz eines Materials zur Bildung der Schicht mit niedriger Impedanz.
Die Vielzahl der Schichten mit hoher Impedanz in der reflektierenden Schicht kann in ihrer Konfiguration (z.B. Material oder Dicke) identisch sein oder sich voneinander unterscheiden. In ähnlicher Weise kann die Vielzahl der Schichten mit niedriger Impedanz in der reflektierenden Schicht in ihrer Konfiguration (z.B. Material, Dicke oder Dichte) identisch sein oder sich in ihrer Konfiguration voneinander unterscheiden.
Beispiele für das Material zur Bildung der Schicht mit hoher Impedanz sind Hafniumoxid, Tantaloxid, Zirkoniumoxid und Aluminiumoxid. Von diesen wird vorzugsweise Hafniumoxid verwendet. Die Verwendung von Hafniumoxid kann die Energie einer elastischen Welle effektiver auf die piezoelektrische Schichtseite beschränken.
Die Dicke der Schicht mit hoher Impedanz beträgt z.B. 0,01 µm bis 1 µm, vorzugsweise 20 nm bis 500 nm, bevorzugter 100 nm bis 300 nm.
Ein typisches Beispiel für das Material zur Bildung der Schicht mit niedriger Impedanz ist Siliziumoxid. In einer Ausführungsform beträgt der Gehalt an Siliziumoxid in der Schicht mit niedriger Impedanz beispielsweise 97 Gew.-% oder mehr. Das Verhältnis (O/Si) zwischen einem Sauerstoffatom in der Schicht mit niedriger Impedanz zu einem Siliziumatom darin beträgt z.B. 1,85 oder mehr und 2,05 oder weniger. Die Zusammensetzung der Schicht mit niedriger Impedanz kann durch Rutherford-Rückstreuungsspektrometrie (RBS) ermittelt werden. Zum Zeitpunkt der Spektrometrie kann eine Probe verwendet werden, die durch getrennte Bildung der Schicht mit niedriger Impedanz auf einem beliebigen geeigneten Substrat unter denselben Bedingungen erhalten wurde.
Die Dicke der Schicht mit niedriger Impedanz beträgt z.B. 0,01 µm bis 1 µm, vorzugsweise 20 nm bis 500 nm, bevorzugter 100 nm bis 300 nm.
Die Dichte der Schicht mit niedriger Impedanz beträgt 2,15 g/cm³ oder mehr. Wenn die Schicht mit niedriger Impedanz eine solche Dichte aufweist, kann die Energie einer elastischen Welle effektiver auf die Seite der piezoelektrischen Schicht begrenzt werden. Insbesondere ist die Schicht mit niedriger Impedanz, die eine solche Dichte aufweist, eine dichte Schicht und kann daher daran gehindert werden, einen strukturellen Defekt wie einen Hohlraum (Nanopore) zu verursachen. Infolgedessen kann eine hervorragende reflektierende Schicht und somit ein hoher Q-Wert erzielt werden. Auch wenn die Schicht mit der modifizierten Schicht kombiniert wird, kann ein hoher Q-Wert erzielt werden. Darüber hinaus kann die Tatsache, dass die Schicht mit niedriger Impedanz eine solche Dichte aufweist, zu einer Verbesserung der Haftfähigkeit der Schicht mit der piezoelektrischen Schicht beitragen. Insbesondere bei der Bildung der ersten Schicht mit niedriger Impedanz, die eine hohe Dichte aufweist, kann die modifizierte Schicht leicht auf der benachbarten Schicht (Substrat) gebildet werden und so wird ein Verbundsubstrat mit hervorragender Haltbarkeit erhalten. Im Allgemeinen wird davon ausgegangen, dass eine Schicht mit niedriger Impedanz, die eine niedrige Dichte und einen niedrigen Volumenelastizitätsmodul aufweist, unter dem Gesichtspunkt der effektiven Begrenzung der Energie der elastischen Welle auf die piezoelektrische Schichtseite wünschenswert ist. Die Tatsache, dass die Kombination aus der Schicht mit niedriger Impedanz mit der vorstehend erwähnten Dichte und der modifizierten Schicht gleichzeitig einen hohen Q-Wert und eine hervorragende Haltbarkeit erreichen kann, ist jedoch ein unerwarteter hervorragender Effekt.
Die Dichte der Schicht mit niedriger Impedanz kann 2,2 g/cm³ oder mehr, 2,25 g/cm³ oder mehr, oder 2,3 g/cm³ oder mehr betragen. Wenn die Schicht eine solche Dichte aufweist, kann ein Verbundsubstrat mit hervorragender Wärmebeständigkeit erhalten werden. Selbst wenn das Verbundsubstrat beispielsweise einer Verarbeitung unterzogen wird, bei der Hitze von 200°C oder mehr darauf einwirkt, kann das Auftreten von Ablösungen im Verbundsubstrat (insbesondere von Ablösungen in der reflektierenden Schicht) unterdrückt werden. Eine mögliche Ursache für ein solches Ablösen ist die Aktivierung der Feuchtigkeitsbewegung in der Impedanzschicht (typischerweise in dem vorstehend erwähnten Hohlraum) durch die Erwärmung. Die Dichte der Schicht mit niedriger Impedanz beträgt z.B. 2,5 g/cm³ oder weniger.
Obwohl mindestens eine Schicht mit niedriger Impedanz (z.B. die erste Schicht mit niedriger Impedanz) in der reflektierenden Schicht nur die vorstehend genannte Dichte erfüllen muss, erfüllen vorzugsweise alle Schichten mit niedriger Impedanz in der reflektierenden Schicht jeweils die vorstehend genannte Dichte.
Die Dichte der Impedanzschicht kann durch Röntgenreflektometrie (XRR) bestimmt werden.
Die Impedanzschichten können durch jedes geeignete Verfahren gebildet werden. Die Schichten können z.B. durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase, wie Sputtern oder ionenstrahlunterstützte Abscheidung (IAD), chemische Abscheidung aus der Gasphase oder ein Atomschichtabscheidungsverfahren (ALD) gebildet werden. Vorzugsweise wird das IAD-Verfahren angewandt. Die Anwendung von IAD führt zur Bildung einer dichten Impedanzschicht und kann daher die vorstehend erwähnte Dichte in zufriedenstellender Weise erreichen. Darüber hinaus kann zum Zeitpunkt der Bildung der ersten Schicht mit niedriger Impedanz die modifizierte Schicht auf der angrenzenden Schicht (Substrat) in zufriedenstellender Weise gebildet werden. Zum Beispiel kann eine modifizierte Schicht mit einer gewünschten Dicke gebildet werden.
A-3. Trägersubstrat
Als Trägersubstrat 30 kann jedes geeignete Substrat verwendet werden. Das Trägersubstrat kann aus einer einkristallinen Substanz oder aus einer polykristallinen Substanz bestehen. Ein Material zur Bildung des Trägersubstrats wird vorzugsweise ausgewählt aus: Silizium; Sialon; Saphir; Cordierit; Mullit; Glas; Quarz; Kristall und Aluminiumoxid.
Das Silizium kann einkristallines Silizium, polykristallines Silizium oder hochresistentes Silizium sein.
Typischerweise ist das Sialon eine Keramik, die durch Sintern eines Gemisches aus Siliziumnitrid und Aluminiumoxid erhalten wird und eine Zusammensetzung hat, die beispielsweise durch Si_6-wAl_wO_wN_8-w dargestellt wird. Insbesondere hat das Sialon eine solche Zusammensetzung, dass Aluminiumoxid in Siliziumnitrid eingemischt ist, und „w“ in der Formel für das Mischungsverhältnis von Aluminiumoxid steht. „w“ steht vorzugsweise für 0,5 oder mehr und 4,0 oder weniger.
Typischerweise ist der Saphir eine einkristalline Substanz mit der Zusammensetzung Al₂O₃ und das Aluminiumoxid ist eine polykristalline Substanz mit der Zusammensetzung Al₂O₃. Bei dem Aluminiumoxid handelt es sich vorzugsweise um transluzentes Aluminiumoxid.
Typischerweise ist der Cordierit eine Keramik mit der Zusammensetzung 2MgO·2Al₂O₃ ·5SiO₂ und der Mullit ist eine Keramik mit einer Zusammensetzung im Bereich von 3 Al₂O₃ ·2SiO₂ bis 2Al₂O₃ · SiO₂.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials zur Bildung des Trägersubstrats ist vorzugsweise kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials zur Bildung der piezoelektrischen Schicht. Ein solches Trägersubstrat kann Form- und Größenänderungen der piezoelektrischen Schicht zum Zeitpunkt einer Temperaturänderung unterdrücken und somit beispielsweise eine Änderung der Frequenzcharakteristik eines zu erhaltenden akustischen Oberflächenwellenelements unterdrücken.
Als Dicke des Trägersubstrats kann jede geeignete Dicke gewählt werden. Die Dicke des Trägersubstrats liegt beispielsweise von 100 µm bis 1000 µm.
A-4. Verbindungsschicht
Wie vorstehend beschrieben, kann das Verbundsubstrat die Verbindungsschicht enthalten. Ein Material zur Bildung der Verbindungsschicht ist z.B. Siliziumoxid, Silizium, Tantaloxid, Nioboxid, Aluminiumoxid, Titanoxid oder Hafniumoxid. Die Dicke der Verbindungsschicht beträgt zum Beispiel 0,005 µm bis 1 µm.
Die Verbindungsschicht kann durch jedes geeignete Verfahren gebildet werden. Insbesondere kann die Schicht nach demselben Verfahren wie das vorstehend beschriebene Verfahren zur Bildung der Impedanzschichten gebildet werden.
A-5. Herstellungsverfahren
Ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet: Ausbilden einer modifizierten Schicht in einem Endabschnitt auf einer ersten Hauptoberflächenseite eines piezoelektrischen Substrats mit einer ersten Hauptoberfläche und einer zweiten Hauptoberfläche, die einander zugewandt sind; Ausbilden einer Siliziumoxid enthaltenden Schicht mit niedriger Impedanz auf der ersten Hauptoberflächenseite des piezoelektrischen Substrats; und Ausbilden einer Schicht mit hoher Impedanz auf der ersten Hauptoberflächenseite des piezoelektrischen Substrats, auf der die Schicht mit niedriger Impedanz ausgebildet ist.
Insbesondere kann das Verbundsubstrat erhalten werden durch: Ausbilden der modifizierten Schicht in dem piezoelektrischen Substrat; nacheinander Ausbilden der Impedanzschichten zum Ausbilden der reflektierenden Schicht; und direktes Verbinden des piezoelektrischen Substrats, auf dem die reflektierende Schicht und das Trägersubstrat ausgebildet sind, miteinander. Die Dicke des piezoelektrischen Substrats beträgt z.B. 200 µm oder mehr und 1000 µm oder weniger.
2A bis 2E sind jeweils eine Ansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels für ein Herstellungsverfahren für das Verbundsubstrat gemäß einer Ausführungsform. 2A ist eine Darstellung eines Zustands, in dem die modifizierte Schicht 14 in einem Endabschnitt (oberer Endabschnitt) auf der ersten Hauptoberflächenseite eines piezoelektrischen Substrats 12 mit einer ersten Hauptoberfläche und einer zweiten Hauptoberfläche, die einander zugewandt sind, gebildet wird und die Ausbildung der ersten Schicht mit niedriger Impedanz 21 auf der modifizierten Schicht 14 abgeschlossen ist. Die modifizierte Schicht 14 ist vorzugsweise eine Schicht, die durch Modifizierung des oberen Endabschnitts des piezoelektrischen Substrats 12 gebildet wird. Eine solche modifizierte Schicht wird z.B. dadurch gebildet, dass ein Material zur Bildung der ersten Schicht mit niedriger Impedanz 21 aus dem Dampf auf das piezoelektrische Substrat 12 aufgebracht wird, während dem schichtbildenden Material Energie (z.B. lonenenergie) zugeführt wird. Insbesondere können zum Zeitpunkt der Bildung der ersten Schicht mit niedriger Impedanz 21 Atome zur Bildung der ersten Schicht mit niedriger Impedanz 21 in den oberen Endabschnitt des piezoelektrischen Substrats 12 geschossen werden, um die modifizierte Schicht 14 zu bilden.
Nach der Bildung der Schicht mit niedriger Impedanz 21 werden die Impedanzschichten 22 bis 28 nacheinander auf der Schicht mit niedriger Impedanz 21 gebildet, um die reflektierende Schicht 20 zu bilden, wie in 28 dargestellt. Die jeweiligen Impedanzschichten 21 bis 28 können nach demselben Verfahren unter denselben Bedingungen oder nach unterschiedlichen Verfahren unter unterschiedlichen Bedingungen gebildet werden.
2C ist eine Darstellung eines Zustands, in dem eine Verbindungsschicht 40 auf der reflektierenden Schicht 20 ausgebildet ist, und 2D ist eine Darstellung eines Schritts des direkten Verbindens des piezoelektrischen Substrats 12, auf dem die reflektierende Schicht 20 und die Verbindungsschicht 40 ausgebildet sind, und des Trägersubstrats 30. Zum Zeitpunkt der direkten Verbindung werden die Verbindungsoberflächen der Schicht und des Substrats vorzugsweise durch eine geeignete Aktivierungsbehandlung aktiviert. Das direkte Verbinden erfolgt beispielsweise durch Aktivieren einer Oberfläche 40a der Verbindungsschicht 40, Aktivieren einer Oberfläche 30a des Trägersubstrats 30, anschließendes In-Kontakt-Bringen der aktivierten Oberfläche der Verbindungsschicht 40 und der aktivierten Oberfläche des Trägersubstrats 30 und Druckbeaufschlagung des Ergebnisses. Auf diese Weise erhält man ein in 2E dargestelltes Verbundsubstrat 110.
Eine Oberfläche (untere Oberfläche) 12a auf der zweiten Hauptoberflächenseite des piezoelektrischen Substrats 12 des resultierenden Verbundsubstrats 110 wird typischerweise einer Bearbeitung, wie Schleifen oder Polieren, unterzogen, so dass eine piezoelektrische Schicht mit der vorstehend erwähnten gewünschten Dicke erhalten werden kann. Durch die Bildung der modifizierten Schicht 14 kann das Verbundsubstrat 110 eine hervorragende Haltbarkeit erhalten. Zum Beispiel kann das Substrat zum Zeitpunkt seiner Bearbeitung, wie Schleifen oder Polieren, eine hervorragende Haltbarkeit aufweisen. Insbesondere kann das Auftreten von Ablösungen in dem Verbundsubstrat (insbesondere Ablösungen in der Nähe einer Grenze zwischen dem piezoelektrischen Substrat 12 und der Schicht mit niedriger Impedanz 21) aufgrund der Bearbeitung, wie Schleifen oder Polieren, unterdrückt werden. Infolgedessen kann ein Verbundsubstrat erhalten werden, das frei von jeglicher Ablösung ist und somit eine hervorragende Qualität aufweist.
Die Oberfläche jeder Schicht (insbesondere der piezoelektrischen Schicht, des piezoelektrischen Substrats, der reflektierenden Schicht, des Trägersubstrats oder der Verbindungsschicht) ist vorzugsweise eine ebene Oberfläche. Insbesondere beträgt der arithmetische Mittelwert der Rauheit Ra der Oberfläche jeder Schicht vorzugsweise 1 nm oder weniger, bevorzugter 0,3 nm oder weniger. Ein Verfahren zur Abflachung der Oberfläche jeder Schicht ist z.B. das Hochglanzpolieren, Überlappungspolieren oder chemisch-mechanisches Polieren (CMP).
Zum Zeitpunkt der vorstehend beschriebenen Filmbildung und des Zusammenfügens wird die Oberfläche jeder Schicht vorzugsweise gewaschen, um z.B. die Rückstände eines Poliermittels, einer bearbeiteten Schicht oder dergleichen zu entfernen. Ein Verfahren für das Waschen ist zum Beispiel das Nasswaschen, das Trockenwaschen oder das Schrubbwaschen. Von diesen wird das Schrubbwaschen bevorzugt, da die Oberfläche einfach und effizient gewaschen werden kann. Ein spezielles Beispiel für das Schrubbwaschen ist ein Verfahren, bei dem die Oberfläche in einer Schrubbwaschmaschine mit einem Reinigungsmittel (z.B. einer SUNWASH-Serie der Lion Corporation) und anschließend mit einem Lösungsmittel (z.B. einer gemischten Lösung aus Aceton und Isopropylalkohol (IPA)) gewaschen wird.
Die Aktivierungsbehandlung wird typischerweise durch Bestrahlung der Verbindungsoberfläche mit einem neutralisierten Strahl durchgeführt. Die Aktivierungsbehandlung wird vorzugsweise durch die Erzeugung des neutralisierten Strahls mit einer Einrichtung wie der in JP 2014-086400 A beschriebenen Einrichtung und die Bestrahlung der Verbindungsoberfläche mit dem Strahl durchgeführt. Insbesondere wird eine schnelle Sattelfeld-Atomstrahlquelle als Strahlquelle verwendet, und ein Inertgas, wie Argon oder Stickstoff, wird in die Kammer der Einrichtung eingeführt, gefolgt vom Anlegen einer Hochspannung von der Gleichstromquelle an eine Elektrode davon. Auf diese Weise wird zwischen der Elektrode (positive Elektrode) und dem Gehäuse (negative Elektrode) ein elektrisches Sattelfeld erzeugt, das eine Elektronenbewegung hervorruft, um dadurch die Strahlen eines Atoms und eines Ions durch das Inertgas zu erzeugen. Von den Strahlen, die das Gitter der schnellen Atomstrahlquelle erreicht haben, wird ein lonenstrahl durch das Gitter neutralisiert, und somit wird der Strahl eines neutralen Atoms von der schnellen Atomstrahlquelle emittiert. Die Spannung zum Zeitpunkt der Aktivierungsbehandlung durch die Strahlenbestrahlung wird vorzugsweise auf 0,5 kV bis 2,0 kV eingestellt und der Strom zum Zeitpunkt der Aktivierungsbehandlung durch die Strahlenbestrahlung wird vorzugsweise auf 50 mA bis 200 mA eingestellt.
Die Verbindungsoberflächen werden vorzugsweise miteinander in Kontakt gebracht und in einer Vakuumatmosphäre unter Druck gesetzt. Die Temperatur zu diesem Zeitpunkt ist typischerweise Normaltemperatur. Insbesondere beträgt die Temperatur vorzugsweise 20°C oder mehr und 40°C oder weniger, bevorzugter 25°C oder mehr und 30°C oder weniger. Der anzuwendende Druck ist vorzugsweise von 100 N bis 20000 N.
B. Akustisches Oberflächenwellenelement
Ein akustisches Oberflächenwellenelement gemäß der vorliegenden Erfindung enthält das vorstehend erwähnte Verbundsubstrat. Das Verbundsubstrat kann einen hohen Q-Wert erreichen. Darüber hinaus ist das Verbundsubstrat sehr haltbar. Dementsprechend wird das akustische Oberflächenwellenelement, das z.B. durch eine Bearbeitung des Verbundsubstrats, wie die Bildung einer Elektrode oder dergleichen, oder durch Schneiden erhalten wird, daran gehindert, Ablösungen, Risse oder dergleichen zu verursachen, und kann daher eine hervorragende Qualität aufweisen. Ein solches akustisches Oberflächenwellenelement eignet sich als SAW-Filter in einer Kommunikationsvorrichtung, wie z.B. einem Mobiltelefon.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Beispielen näher beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht durch diese Beispiele beschränkt.
[Beispiel 1]
Ein Lithiumtantalat-Substrat (LT) mit einem flachen Orientierungsabschnitt (OF) und einem Durchmesser von 4 Inch und einer Dicke von 250 µm (ein solches LT-Substrat mit 128° Y-Schnitt und X-Ausbreitung, bei dem die Richtung, in der sich eine akustische Oberflächenwelle (SAW) ausbreitet, durch X dargestellt wird, wobei das Substrat eine gedrehte Y-Schnittplatte mit einem Ausschnittwinkel von 128° ist) wurde hergestellt. Die Oberfläche des LT-Substrats wurde einer Hochglanzpolitur unterzogen, um eine arithmetische durchschnittliche Rauheit Ra von 0,3 nm zu erhalten. Die arithmetische durchschnittliche Rauheit Ra ist hier ein Wert, der mit einem Rasterkraftmikroskop (AFM) in einem Sichtfeld von 10 µm mal 10 µm gemessen wurde.
Als Nächstes wurde eine erste Siliziumoxidschicht (Dicke: 150 nm) auf der polierten Oberfläche des LT-Substrats durch ein IAD-Verfahren gebildet. Konkret wurde die Schicht mit einer Schichtbildungsrate von 1 nm/s durch Bestrahlung von Quarzglas mit einem Elektronenstrahl bei einem Vakuumgrad von 2×10^-2 Pa in einem Strom von Sauerstoff- und Argongas (Flussratenverhältnis: Sauerstoff/Argon=2,0) gebildet. Danach wurden nacheinander eine Hafniumoxidschicht (Dicke: 200 nm) und eine Siliziumoxidschicht (Dicke: 150 nm) gebildet. Konkret wurden die Schichten jeweils mit einer Schichtbildungsrate von 0,5 nm/s durch Bestrahlung eines Hafniumoxid-Targets oder eines Siliziumoxid-Targets mit einem Elektronenstrahl bei einem Vakuumgrad von 2×10^-2 Pa in einem Strom von Sauerstoff- und Argongasen (Flussratenverhältnis: Sauerstoff/Argon=2,2) gebildet. Auf diese Weise wurde eine solche reflektierende Schicht, wie in 1 dargestellt, gebildet.
Als Nächstes wurde eine Siliziumoxidschicht (Dicke: 80 nm bis 190 nm, arithmetisches Mittel der Rauheit Ra: 0,2 nm bis 0,6 nm) auf der reflektierenden Schicht gebildet. Die Schicht wurde durch ein DC-Sputterverfahren mit einem bordotierten Si-Target hergestellt. Zusätzlich wurde ein Sauerstoffgas als Sauerstoffquelle zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt wurden der Gesamtdruck und der Sauerstoffpartialdruck einer Atmosphäre in der Kammer der Vorrichtung durch Regulierung der Menge des eingeleiteten Sauerstoffgases geregelt. Danach wurde die Oberfläche der Siliziumoxidschicht einem chemisch-mechanischen Polieren (CMP) unterzogen. Auf diese Weise entstand eine Verbindungsschicht (Dicke: 50 nm, arithmetisches Mittel der Rauheit Ra: von 0,08 nm bis 0,4 nm).
Ein Trägersubstrat aus Silizium mit einem OF-Abschnitt, einem Durchmesser von 4 Inch und einer Dicke von 500 µm wurde hergestellt. Die Oberfläche des Trägersubstrats wurde einem chemisch-mechanischen Polieren (CMP) unterzogen und hatte eine arithmetisches Mittel der Rauheit Ra von 0,2 nm.
Anschließend wurden das LT-Substrat und das Trägersubstrat direkt miteinander verbunden. Insbesondere wurden die Oberfläche (Seite der Verbindungsschicht) des LT-Substrats und die Oberfläche des Trägersubstrats gewaschen, und dann wurden beide Substrate in die Vakuumkammer der Vorrichtung geladen, gefolgt von ihrer Evakuierung auf ein Vakuum in der Größenordnung von 10^-6 Pa. Danach wurden die Oberflächen beider Substrate 120 Sekunden lang mit schnellen Atomstrahlen (Beschleunigungsspannung: 1 kV, Ar-Durchflussrate: 27 sccm) bestrahlt. Nach der Bestrahlung wurden die mit Strahlen bestrahlten Oberflächen der beiden Substrate übereinandergelegt und die beiden Substrate 2 Minuten lang mit einem Druck von 10000 N verbunden. Danach wurde der zusammengefügte Körper 20 Stunden lang bei 100°C erhitzt.
Als Nächstes wurde die Rückoberfläche des LT-Substrats des zusammengefügten Körpers (Verbundsubstrat) geschliffen und poliert, so dass die Dicke des LT-Substrats von seinem ursprünglichen Wert, d.h. 250 µm, auf 0,5 µm vermindert wurde. Auf diese Weise wurde ein Verbundsubstrat mit einer piezoelektrischen Schicht mit einer Dicke von 0,5 µm erhalten.
[Beispiele 2 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 5]
Die Verbundsubstrate wurden jeweils auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Bedingungen, unter denen die erste Siliziumoxidschicht (Dicke: 150 nm) durch das IAD-Verfahren gebildet wurde, geändert wurden.
<Auswertung>
Die so entstandenen Verbundsubstrate wurden jeweils einer der folgenden Bewertungen unterzogen. Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
1. Erkennung der modifizierten Schicht
Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Bildung einer modifizierten Schicht des LT-Substrats wurde durch Beobachtung mit einem Feldemissions-Transmissionselektronenmikroskop („JEM-F200“, hergestellt von JEOL Ltd.) erkannt (TEM-Beobachtung). Eine Probe für die TEM-Beobachtung wurde durch ein FIB-Verfahren hergestellt und die TEM-Beobachtung wurde bei einer Beschleunigungsspannung von 200 kV und einer Vergrößerung von 5400000 durchgeführt. Ein TEM-Schnittbild des Verbundsubstrats (erste Siliziumoxidschicht) von Beispiel 2 ist in 3 und ein TEM-Schnittbild des Verbundsubstrats (erste Siliziumoxidschicht) von Vergleichsbeispiel 5 ist in 4 dargestellt.
Wenn die modifizierte Schicht beobachtet wurde, wurde ihre Dicke gemessen. Insbesondere wurde eine Region im resultierenden TEM-Bild von der Stelle, an der die Kristallstruktur des LT-Substrats erkannt werden konnte, bis zu einer Stelle mit einem Ton zwischen dem Ton der Siliziumoxidschicht und dem Ton der modifizierten Schicht als die modifizierte Schicht angenommen, und ihre Dicke wurde gemessen. Die Messung wurde an der Stelle durchgeführt, die im resultierenden TEM-Bild die größte Dicke aufwies.
2. Messung der Dichte
Die Dichte der Siliziumoxidschicht der einzelnen Verbundsubstrate wurde mittels Röntgenreflektometrie (XRR) bestimmt.
Eine wie unten beschrieben erhaltene Messprobe wurde mit einem vollautomatischen Mehrzweck-Röntgendiffraktometer („SmartLab“ der Rigaku Corporation) unter folgenden Bedingungen analysiert: einfallende Röntgenwellenlänge von 0,15418 nm (CuKα-Strahl); Röntgenleistungen von 45 kV und 200 mA; Messbereich (Winkel, den ein Röntgenstrahl in Bezug auf die Probenoberfläche bildet) von 0,0° bis 4,0°; und Messschritt von 0,01°.
Als Messprobe wurde ein Produkt verwendet, das durch separate Bildung der Siliziumoxidschicht auf einem Substrat (z.B. einem Siliziumsubstrat, einem Lithiumniobatsubstrat oder einem Lithiumtantalatsubstrat) unter denselben Bedingungen erhalten wurde.
Das resultierende Analysemodell wurde in drei Abschnitte unterteilt, nämlich das Substrat, die modifizierte Schicht und die Siliziumoxidschicht, und die Abschnitte wurden analysiert, gefolgt von der Bestimmung der Dichte der Siliziumoxidschicht. Wenn die Dicke der Siliziumoxidschicht groß oder die Dicke der modifizierten Schicht schwer zu analysieren war, wurde das Analysemodell in zwei Abschnitte unterteilt, nämlich das Substrat und die Siliziumoxidschicht, und die Dichte der Siliziumoxidschicht wurde anhand des kritischen Winkels eines gemessenen Profils zwischen den Abschnitten bestimmt.
3. Messung des Q-Wertes
Die Frequenzcharakteristik eines akustischen Oberflächenwellenelements, das durch Bildung einer Kamm-Elektrode auf der Oberfläche der piezoelektrischen Schicht jedes der Verbundsubstrate erhalten wurde, wurde mit einem Netzwerkanalysator gemessen. Aus der resultierenden Frequenzcharakteristik wurden eine Resonanzfrequenz fr und ihre Halbwertsbreite Δfr bestimmt, und der Q-Wert wurde aus dem Verhältnis „fr/Δfr“ berechnet.
4. Haltbarkeit

Die Haltbarkeit jedes der Verbundsubstrate aus den Beispielen und Vergleichsbeispielen wurde bewertet, indem das Verbundsubstrat vor und nach dem Schleifen und Polieren der Rückoberfläche des LT-Substrats mit einem Mikroskop betrachtet wurde, um zu erkennen, ob sich das Verbundsubstrat ablöst oder nicht.
Tabelle 1

	Dicke der modifizierten Schicht (nm)	Dichte der ersten Siliziumoxidschicht (g/cm)³	Q-Wert (%)	Dauerhaftigkeit Ablösung zum Zeitpunkt des Polierens
Beispiel 1	0,5	2,16	143	Nicht vorhanden
Beispiel 2	2,4	2,17	118	Nicht vorhanden
Beispiel 3	3,8	2,15	100	Nicht vorhanden
Beispiel 4	1,3	2,32	145	Nicht vorhanden
Beispiel 5	2,6	2,31	120	Nicht vorhanden
Beispiel 6	3,4	2,33	102	Nicht vorhanden
Vergleichsbeispiel 1	-	2,12	95	vorhanden
Vergleichsbeispiel 2	1,2	2,13	86	Nicht vorhanden
Vergleichsbeispiel 3	3,1	2,14	70	Nicht vorhanden
Vergleichsbeispiel 4	4,3	2,12	61	Nicht vorhanden
Vergleichsbeispiel 5	-	2,29	155	vorhanden

In jedem Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 5, in denen keine modifizierten Schichten erkannt wurden, wurde festgestellt, dass das Ablösen aufgrund des Schleifens und Polierens der Rückoberfläche des LT-Substrats auftrat. Insbesondere wurde erkannt, dass das Ablösen in der Nähe einer Grenze zwischen dem LT-Substrat und der ersten Siliziumoxidschicht (in der Anfangsstufe der Bildung der ersten Siliziumoxidschicht auf dem LT-Substrat) auftrat.
Es wird festgestellt, dass in jedem der Beispiele ein hoher Q-Wert auch in einem Zustand erreicht wird, in dem die modifizierte Schicht vorhanden ist.
Bei der Analyse jeder der modifizierten Schichten mittels energiedispersiver Röntgenanalyse (EDX) wurden Ta und O sowie eine Spur von Ar nachgewiesen.
Eine Probe zur Messung (Probe, bei der die Siliziumoxidschicht auf dem LT-Substrat gebildet wurde) wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 hergestellt, und die Zusammensetzung ihrer modifizierten Schicht wurde durch STEM-EDX-Beobachtung mit einem analytischen Elektronenmikroskop mit atomarer Auflösung (hergestellt von JEOL Ltd., JEM-ARM 200F Dual-X) und einem energiedispersiven Röntgenanalysator (hergestellt von JEOL Ltd., JED-2300) bei einer Beschleunigungsspannung von 200 kV und einer Strahlfleckgröße von etwa 0,2 nmϕ analysiert. Insbesondere wurde die Linienanalyse in Richtung der Dicke der modifizierten Schicht durchgeführt und eine Analysestelle wurde innerhalb eines Bereichs mit einer Dicke, die 25 % der Dicke der modifizierten Schicht entspricht, von einem Zentrum in Richtung der Dicke der modifizierten Schicht in Richtung der ersten Siliziumoxidschicht und des LT-Substrats festgelegt. Der Si-Gehalt wurde in Intervallen von etwa 0,2 nm in Dickenrichtung gemessen und der Durchschnitt der Ergebnisse wurde berechnet. Als Ergebnis betrug der Si-Gehalt, wenn die Summe von Ta, O, Si und Ar auf 100 Atom% gesetzt wurde, 7,0 Atom% oder weniger.
Industrielle Anwendbarkeit
Das Verbundsubstrat gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in geeigneter Weise in einem akustischen Oberflächenwellenelement verwendet werden.
Bezugszeichenliste

10: piezoelektrische Schicht
14: modifizierte Schicht
20: reflektierende Schicht
21: Schicht mit niedriger Impedanz
22: Schicht mit hoher Impedanz
23: Schicht mit niedriger Impedanz
24: Schicht mit hoher Impedanz
25: Schicht mit niedriger Impedanz
26: Schicht mit hoher Impedanz
27: Schicht mit niedriger Impedanz
28: Schicht mit hoher Impedanz
30: Trägersubstrat
40: Verbindungsschicht
100: Verbundsubstrat
110: Verbundsubstrat

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

JP 2020150488 A [0004]
JP 2014086400 A [0060]

Claims

Verbundsubstrat, umfassend: eine piezoelektrische Schicht; und eine reflektierende Schicht, die auf einer Rückoberflächenseite der piezoelektrischen Schicht angeordnet ist, wobei die reflektierende Schicht eine Siliziumoxid enthaltende Schicht mit niedriger Impedanz und eine Schicht mit hoher Impedanz enthält, wobei die piezoelektrische Schicht eine modifizierte Schicht aufweist, die in einem Endabschnitt auf der Rückoberflächenseite derselben ausgebildet ist, und wobei die Schicht mit niedriger Impedanz eine Dichte von 2,15 g/cm³ oder mehr aufweist.
Verbundsubstrat nach Anspruch 1, wobei die modifizierte Schicht eine Dicke von 0,3 nm oder mehr aufweist.
Verbundsubstrat nach Anspruch 1 oder 2, wobei die modifizierte Schicht eine Dicke von 4,5 nm oder weniger aufweist.
Verbundsubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die modifizierte Schicht eine amorphe Substanz enthält.
Verbundsubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die modifizierte Schicht einen Siliziumatomgehalt von weniger als 10 Atom-% aufweist.
Verbundsubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schicht mit hoher Impedanz mindestens eines enthält, ausgewählt aus: Hafniumoxid, Tantaloxid, Zirkoniumoxid und Aluminiumoxid.
Verbundsubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Schicht mit hoher Impedanz und die Schicht mit niedriger Impedanz jeweils eine Dicke von 0,01 µm bis 1 µm aufweisen.
Verbundsubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schicht mit hoher Impedanz und die Schicht mit niedriger Impedanz abwechselnd in die reflektierende Schicht laminiert sind.
Verbundsubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin umfassend ein Trägersubstrat, das auf einer Rückoberflächenseite der reflektierenden Schicht angeordnet ist.
Verbundsubstrat nach Anspruch 9, weiterhin umfassend eine Verbindungsschicht, die zwischen der reflektierenden Schicht und dem Trägersubstrat angeordnet ist.
Akustisches Oberflächenwellenelement, umfassend das Verbundsubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrats, umfassend: Ausbilden einer modifizierten Schicht in einem Endabschnitt auf einer ersten Hauptoberflächenseite eines piezoelektrischen Substrats mit einer ersten Hauptoberfläche und einer zweiten Hauptoberfläche, die einander zugewandt sind; Ausbilden einer Siliziumoxid enthaltenden Schicht mit niedriger Impedanz und mit einer Dichte von 2,15 g/cm³ oder mehr auf der ersten Hauptoberflächenseite des piezoelektrischen Substrats; und Ausbilden einer Schicht mit hoher Impedanz auf der ersten Hauptoberflächenseite des piezoelektrischen Substrats, auf der die Schicht mit niedriger Impedanz ausgebildet ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 12, wobei die modifizierte Schicht eine Dicke von 0,3 nm oder mehr aufweist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die modifizierte Schicht eine Dicke von 4,5 nm oder weniger aufweist.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, weiterhin umfassend das Polieren einer Oberfläche auf einer zweiten Hauptoberflächenseite des piezoelektrischen Substrats, auf dem die Schicht mit niedriger Impedanz und die Schicht mit hoher Impedanz ausgebildet sind.