JP2000269106A - 基板の直接接合方法 - Google Patents

基板の直接接合方法

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JP2000269106A
JP2000269106A JP7053399A JP7053399A JP2000269106A JP 2000269106 A JP2000269106 A JP 2000269106A JP 7053399 A JP7053399 A JP 7053399A JP 7053399 A JP7053399 A JP 7053399A JP 2000269106 A JP2000269106 A JP 2000269106A
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JP
Japan
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substrates
face
group
mirror
heat treatment
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JP7053399A
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English (en)
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Akira Katajima
彰 片島
Akio Chiba
亜紀雄 千葉
Shigeo Mizuno
成夫 水野
Koji Koizumi
光次 小泉
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Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】1000℃以下特には水晶の転移温度である5
73℃以下の加熱処理によって直接接合を達成する。 【構成】鏡面研磨された一方の基板の表面を親水面とし
他方の基板の表面を疎水面として、両基板の表面同士を
直接に重ね合わせて加熱処理して直接接合する。また、
基板の主成分を珪素(Si)とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は基板の直接接合方法
に関し、特に水晶、ガラス及びシリコン等の主成分を珪
素(Si)とした基板の接合方法に関する。
【0002】
【従来の技術】(発明の背景)直接接合は鏡面研磨され
た基板同士を直接に接合する技術として知られ、通常で
は加熱処理を施すことによって接合強度を高めている。
このようなものでは、例えば水晶片をガラスや半導体素
子に直接に接合して研磨することができるので、水晶振
動子の高周波数化や小型化及び多機能化が計れる(参
照:特開平5−327383号公報)。
【0003】(従来技術の一例)第4図乃至第6図は従
来技術の一例を説明する模式図である。 直接接合は、
例えばシリコン基板1(ab)の表面を鏡面研磨して、
親水化する。すなわち、Si(珪素)にOH基を結合さ
せる。そして、シリコン基板1(ab)の表面同士を重
ね合わせ(仮接合し)、先ずOH基の結合とする(第4
図)。次に、100〜600℃の加熱処理を行い、H2
O(水)を脱水して、Si−O−Si(シロキサン基)
結合とする(第5図)。そして、より一層の接合強度を
高めるため、1000℃以上の加熱処理によりOを除去
してSi−Si結合とする(第6図)。なお、ここでの
鏡面とは面粗さが約15n(ナノ)m以下とされてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】(従来技術の問題点)
しかしながら、上記構成のものでは、Si−Si結合と
するには1000℃以上の熱をかけるため、例えば基板
を水晶(SiO2)とした場合には、水晶のαからβへ
の転移温度(573℃)を越えて、これを採用できない
問題があった。また、基板を他の材料とした場合でも、
熱歪みを生じやすく接合を困難にする問題もあった。
【0005】(発明の目的)本発明は、1000℃以下
特には水晶の転移温度である573℃以下の加熱処理に
よって直接接合を達成することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、珪素(Si)
を主成分とする鏡面研磨された一方の基板の表面を親水
面(OH基)とし他方の基板の表面を疎水面(H基)と
して、両基板の表面同士を重ね合わせて仮接合し、加熱
処理したことを基本的な解決手段とする。
【0007】
【作用】本発明は一方を親水面(OH基)とし他方を疎
水面(H基)とするので、界面にH2O(水)を形成す
る。したがって、低温(100〜600℃)での加熱処
理によって脱水できる。以下、本発明の一実施例を説明
する。
【0008】
【実施例】第1図乃至第3図は本発明の一実施例を説明
する模式図である。なお、前従来例図と同一部分には同
番号を付与してその説明は省略する。この実施例では、
先ず、表面が鏡面研磨されたシリコン基板1(ab)の
一方を親水面(OH基)とし「第1図(a)」、他方を
疎水面(H基)とする「同図(b)」。親水面は鏡面研
磨後の洗浄時に形成される。疎水面は、例えば希釈フッ
酸(HF)を親水面に施すことによって、OH基が除去
されてフッ酸のHが付加される。すなわち、OH基がH
基に置換して界面改質される。
【0009】次に、シリコン基板1(ab)の表面同士
を直接に重ね合わせて仮接合する(第2図)。そして、
100〜600℃の温度で加熱する。したがって、シリ
コン基板1(ab)の親水面と疎水面との接合面に介在
したOH基とH基が加熱処理によって脱水宿合反応を起
こす。これにより、界面からH2Oが除去され、界面を
Si−Si結合とする(第3図)。
【0010】このようなことから、低温(100〜60
0℃)での加熱処理によって、Si−Si結合を達成で
きる。したがって、転移温度が573℃の水晶であって
も、低温加熱処理によるSi−Si結合を可能にする。
また、ガラス等の珪素(Si)を主成分とした他の材料
であっても1000℃以下の加熱処理となるので、熱歪
みを軽減して接合を強固にする。さらには、加熱処理が
1回で済むので作業工程を簡便にする。
【0011】
【他の事項】上記実施例では、基板1(ab)をシリコ
ンとして両者を接合したが、例えばニオブ酸リチウム
(LiNbO3)でも一方を親水面とし他方を疎水面と
して熱処理すると同様に直接接合した。このように、本
発明では、例えば加熱処理温度に耐えられないものや潮
解性を有するもの等を除き、一方の板面を親水面として
他方の板面を疎水面とし、これを重ねて加熱処理するこ
とにより、直接接合を可能にする。
【0012】また、希釈フッ酸により、親水面から疎水
面を形成したが、界面をH基とする手法であればよい。
本発明は、親水面(OH基)と疎水面(H基)として界
面の水(H2O)を脱水すればよいので、加熱温度を1
000℃以下にでき、材料の如何に拘わらず、このよう
な趣旨に基く接合方法は適宜自在な変更を含めて本発明
の技術的範囲に属する。
【0013】
【発明の効果】本発明は、鏡面研磨された一方の基板の
表面を親水面とし他方の基板の表面を疎水面として、両
基板の表面同士を重ね合わせて加熱処理したので、10
00℃以下特には水晶の転移温度である573℃以下の
加熱処理によって直接接合を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を説明する模式図である。
【図2】本発明の一実施例を説明する模式図である。
【図3】本発明の一実施例を説明する模式図である。
【図4】従来例の接合方法を説明する模式図である。
【図5】従来例の接合方法を説明する模式図である。
【図6】従来例の接合方法を説明する模式図である。
【符号の説明】
1(ab) シリコン基板
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年3月18日(1999.3.1
8)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年6月15日(1999.6.1
5)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】基板の直接接合方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は基板の直接接合方法
に関し、特に水晶、ガラス及びシリコン等の主成分を珪
素(Si)とした基板の接合方法に関する。
【0002】
【従来の技術】(発明の背景)直接接合は鏡面研磨され
た基板同士を直接に接合する技術として知られ、通常で
は加熱処理を施すことによって接合強度を高めている。
このようなものでは、例えば水晶片をガラスや半導体素
子に直接に接合して研磨することができるので、水晶振
動子の高周波数化や小型化及び多機能化が計れる(参
照:特開平5−327383号公報)。
【0003】(従来技術の一例)第4図乃至第6図は従
来技術の一例を説明する模式図である。 直接接合は、
例えばシリコン基板1(ab)の表面を鏡面研磨して、
親水化する。すなわち、Si(珪素)にOH基を結合さ
せる。そして、シリコン基板1(ab)の表面同士を重
ね合わせ(仮接合し)、先ずOH基の結合とする(第4
図)。次に、100〜600℃の加熱処理を行い、H2
O(水)を脱水して、Si−O−Si(シロキサン基)
結合とする(第5図)。そして、より一層の接合強度を
高めるため、1000℃以上の加熱処理によりOを除去
してSi−Si結合とする(第6図)。なお、ここでの
鏡面とは面粗さが約15n(ナノ)m以下とされてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】(従来技術の問題点)
しかしながら、上記構成のものでは、Si−Si結合と
するには1000℃以上の熱をかけるため、例えば基板
を水晶(SiO2)とした場合には、水晶のαからβへ
の転移温度(573℃)を越えて、これを採用できない
問題があった。また、基板を他の材料とした場合でも、
熱歪みを生じやすく接合を困難にする問題もあった。
【0005】(発明の目的)本発明は、1000℃以下
特には水晶の転移温度である573℃以下の加熱処理に
よって直接接合を達成することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、珪素(Si)
を主成分とする鏡面研磨された一方の基板の表面を親水
面(OH基)とし他方の基板の表面を疎水面(H基)と
して、両基板の表面同士を重ね合わせて仮接合し、加熱
処理したことを基本的な解決手段とする。
【0007】
【作用】本発明は一方を親水面(OH基)とし他方を疎
水面(H基)とするので、界面にH2O(水)を形成す
る。したがって、低温(100〜600℃)での加熱処
理によって脱水できる。以下、本発明の一実施例を説明
する。
【0008】
【実施例】第1図乃至第3図は本発明の一実施例を説明
する模式図である。なお、前従来例図と同一部分には同
番号を付与してその説明は省略する。この実施例では、
先ず、表面が鏡面研磨されたシリコン基板1(ab)の
一方を親水面(OH基)とし「第1図(a)」、他方を
疎水面(H基)とする「同図(b)」。親水面は鏡面研
磨後の洗浄時に形成される。疎水面は、例えば希釈フッ
酸(HF)を親水面に施すことによって、OH基が除去
されてフッ酸のHが付加される。すなわち、OH基がH
基に置換して界面改質される。
【0009】次に、シリコン基板1(ab)の表面同士
を直接に重ね合わせて仮接合する(第2図)。そして、
100〜600℃の温度で加熱する。したがって、シリ
コン基板1(ab)の親水面と疎水面との接合面に介在
したOH基とH基が加熱処理によって脱水宿合反応を起
こす。これにより、界面からH2Oが除去され、界面を
Si−Si結合とする(第3図)。
【0010】このようなことから、低温(100〜60
0℃)での加熱処理によって、Si−Si結合を達成で
きる。したがって、転移温度が573℃の水晶であって
も、低温加熱処理によるSi−Si結合を可能にする。
また、ガラス等の珪素(Si)を主成分とした他の材料
であっても1000℃以下の加熱処理となるので、熱歪
みを軽減して接合を強固にする。さらには、加熱処理が
1回で済むので作業工程を簡便にする。
【0011】
【他の事項】上記実施例では、基板1(ab)をシリコ
ンとして両者を接合したが、例えばニオブ酸リチウム
(LiNbO3)でも一方を親水面とし他方を疎水面と
して熱処理すると同様に直接接合した。このように、本
発明では、例えば加熱処理温度に耐えられないものや潮
解性を有するもの等を除き、一方の板面を親水面として
他方の板面を疎水面とし、これを重ねて加熱処理するこ
とにより、直接接合を可能にする。
【0012】また、希釈フッ酸により、親水面から疎水
面を形成したが、界面をH基とする手法であればよい。
本発明は、親水面(OH基)と疎水面(H基)として界
面の水(H2O)を脱水すればよいので、加熱温度を1
000℃以下にでき、材料の如何に拘わらず、このよう
な趣旨に基く接合方法は適宜自在な変更を含めて本発明
の技術的範囲に属する。
【0013】
【発明の効果】本発明は、鏡面研磨された一方の基板の
表面を親水面とし他方の基板の表面を疎水面として、両
基板の表面同士を重ね合わせて加熱処理したので、10
00℃以下特には水晶の転移温度である573℃以下の
加熱処理によって直接接合を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を説明する模式図である。
【図2】本発明の一実施例を説明する模式図である。
【図3】本発明の一実施例を説明する模式図である。
【図4】従来例の接合方法を説明する模式図である。
【図5】従来例の接合方法を説明する模式図である。
【図6】従来例の接合方法を説明する模式図である。
【符号の説明】 1(ab) シリコン基板
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小泉 光次 埼玉県狭山市大字上広瀬1275番地の2 日 本電波工業株式会社狭山事業所内 Fターム(参考) 5J108 MM11

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鏡面研磨された一方の基板の表面を親水面
    とし他方の基板の表面を疎水面として、両基板の表面同
    士を直接に重ね合わせて加熱処理したことを特徴とする
    基板の直接接合方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記基板は主成分を珪
    素(Si)とすることを特徴とする基板の直接接合方
    法。
JP7053399A 1999-03-16 1999-03-16 基板の直接接合方法 Pending JP2000269106A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6870430B2 (en) 2002-06-06 2005-03-22 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. PLL-controlled oscillator
JP2006203372A (ja) * 2005-01-18 2006-08-03 Fujitsu Media Device Kk 圧電振動子及びその製造方法
JP2010115137A (ja) * 2008-11-12 2010-05-27 Yamabiko Corp ブームスプレーヤ及びブームスプレーヤのブーム揺動支持機構
JP2011156873A (ja) * 2004-08-05 2011-08-18 Fujifilm Dimatix Inc プリントヘッドのノズル形成

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6870430B2 (en) 2002-06-06 2005-03-22 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. PLL-controlled oscillator
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US8377319B2 (en) 2004-08-05 2013-02-19 Fujifilm Dimatix, Inc. Print head nozzle formation
JP2006203372A (ja) * 2005-01-18 2006-08-03 Fujitsu Media Device Kk 圧電振動子及びその製造方法
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