KR20140043457A - 복합 기판, 탄성 표면파 디바이스 및 복합 기판의 제조방법 - Google Patents

복합 기판, 탄성 표면파 디바이스 및 복합 기판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 복합 기판(10)에서는, 압전 기판(20)의 접합면(21)이 부분 평탄화 요철면으로 되어 있다. 이 부분 평탄화 요철면은, 복수의 볼록부(23)의 선단에 평탄부(25)를 갖는 것이며, 이 평탄부(25)에서 압전 기판(20)과 지지 기판(30)이 직접 접합되어 있다. 이 때문에, 접합면(21)을 요철면(조면)으로 하면서, 평탄부(25)를 가짐으로써 압전 기판(20)과 지지 기판(30)의 접촉 면적을 충분히 확보할 수 있다. 이에 따라, 압전 기판(20)과 지지 기판(30)을 접합한 복합 기판에 있어서, 접합면(21)을 조면화하면서 직접 접합한 것으로 할 수 있다. 또한, 접착제를 이용하지 않는 직접 접합을 행함으로써 내열성을 높이고, 또한 접합면이 조면화되어 있음으로써 벌크파를 산란시켜 특성을 향상시킨 탄성 표면파 디바이스를 얻을 수 있다.

Description

복합 기판, 탄성 표면파 디바이스 및 복합 기판의 제조방법{COMPOSITE SUBSTRATE, SURFACE ACOUSTIC WAVE DEVICE, AND METHOD FOR MANUFACTURING COMPOSITE SUBSTRATE}
본 발명은, 복합 기판, 탄성 표면파 디바이스 및 복합 기판의 제조방법에 관한 것이다.
종래 기술에는, 지지 기판과 압전 기판을 접합한 복합 기판이 알려져 있다. 이러한 복합 기판은, 예컨대 압전 기판의 표면에 탄성 표면파를 여진(勵振)할 수 있는 빗형 전극을 마련한 탄성 표면파 디바이스로서 이용되고 있다. 여기서, 압전 기판과 지지 기판의 접합면을 경면(鏡面)으로 하여 양자(兩者)를 접합한 복합 기판에서는, 압전 기판과 지지 기판의 음향 임피던스의 차이에 기인하여, 계면에서 벌크파의 반사가 생긴다. 반사된 벌크파는 다시 압전 기판 표면에 도달하여, 전극에서 신호로서 검출된다. 이와 같이, 불필요한 벌크파가 반사됨으로써, 탄성 표면파 디바이스의 특성은 열화되어 버린다. 이에 대한 하나의 대책으로서, 압전 기판의 이면, 즉 지지 기판과 접하는 면을 조면화(粗面化)함으로써 벌크파를 산란시켜 이상과 같은 특성 열화를 저지하는 것이 행해지고 있다. 예컨대, 특허문헌 1에는, 압전 기판과 지지 기판을 접착층에 의해 접합한 구조를 갖는 탄성 표면파 소자에 있어서, 압전 기판의 지지 기판과 접합하는 측의 면(이면)에 미소한 요철을 마련함으로써, 스퓨리어스의 발생을 억제하는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2001-53579호 공보
여기서, 특허문헌 1에서는, 압전 기판과 지지 기판의 접착층에 의한 접합(간접 접합)을 행하고 있다. 이 때문에, 압전 기판과 지지 기판을 직접 접합한 복합 기판에 비교해서 내열성이 떨어진다고 하는 문제가 있었다. 한편, 특허문헌 1과 같이 압전 기판의 이면을 조면화한 경우에는, 압전 기판과 지지 기판의 접촉 면적을 충분히 확보할 수 없어, 양자를 직접 접합하는 것은 어려웠다. 즉, 압전 기판과 지지 기판을 직접 접합하는 것과, 압전 기판의 이면을 조면화하는 것의 양립은 이루어지지 않았다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 압전 기판과 지지 기판을 접합한 복합 기판에 있어서, 접합면을 조면화하면서 직접 접합한 것으로 하는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명은, 전술한 주요 목적을 달성하기 위해 이하의 수단을 채택했다.
본 발명의 복합 기판은,
압전 기판과,
상기 압전 기판과 직접 접합된 지지 기판
을 구비한 복합 기판으로서,
상기 압전 기판의 접합면 및 상기 지지 기판의 접합면 중의 적어도 하나는, 부분 평탄화 요철면이고, 이 부분 평탄화 요철면은, 복수의 볼록부의 선단에 평탄부를 갖는 것이며, 이 평탄부에서 상기 직접 접합되어 있는 것이다.
이러한 본 발명의 복합 기판에서는, 압전 기판의 접합면 및 지지 기판의 접합면 중의 적어도 하나가, 부분 평탄화 요철면으로 되어 있다. 이 부분 평탄화 요철면은, 복수의 볼록부의 선단에 평탄부를 갖는 것이고, 이 평탄부에서 압전 기판과 지지 기판이 직접 접합되어 있다. 이 때문에, 접합면을 요철면(조면)으로 하면서, 평탄부를 가짐으로써 압전 기판과 지지 기판의 접촉 면적을 충분히 확보할 수 있다. 이에 따라, 압전 기판과 지지 기판을 접합한 복합 기판에 있어서, 접합면을 조면화하면서 직접 접합한 것으로 할 수 있다. 또한, 접착제를 이용하지 않는 직접 접합을 행함으로써 내열성을 높이고, 또한 접합면이 조면화되어 있음으로써 벌크파를 산란시켜 특성을 향상시킨 탄성 표면파 디바이스를 얻을 수 있다. 이 경우에 있어서, 상기 압전 기판의 상기 접합면과 상기 지지 기판의 상기 접합면 중 한쪽만이 상기 부분 평탄화 요철면이고, 다른쪽 접합면은 경면인 것으로 해도 좋다. 이 경우에 있어서, 본 발명의 복합 기판은, 대략 원반형의 웨이퍼이어도 좋고, 오리엔테이션 플랫(OF)을 갖고 있어도 좋다. 또한, 본 발명의 복합 기판은, 웨이퍼로부터 잘라내어진 상태이어도 좋다.
본 발명의 복합 기판에 있어서, 상기 압전 기판의 접합면이, 상기 부분 평탄화 요철면으로 되어 있는 것으로 해도 좋다. 이렇게 하면, 예컨대 압전 기판의 접합면이 경면이고 또한 지지 기판의 접합면이 부분 평탄화 요철면으로 되어 있는 경우와 비교해서, 벌크파를 산란시키는 효과가 높아진다.
본 발명의 복합 기판에 있어서, 상기 평탄부의 산술 평균 거칠기 Ra는 1 ㎚ 이하로 해도 좋다. 이렇게 하면, 압전 기판과 지지 기판의 접촉 면적이 보다 충분히 확보되기 때문에, 압전 기판과 지지 기판의 직접 접합의 접합력을 보다 충분한 것으로 할 수 있다. 이 경우에 있어서, 상기 부분 평탄화 요철면은, 상기 평탄부의 산술 평균 거칠기 Ra가 1 ㎚ 이하이고, 상기 평탄부 이외의 부분의 산술 평균 거칠기 Ra가 10 ㎚ 이상인 것으로 해도 좋다. 부분 평탄화 요철면 중 평탄부 이외의 부분의 산술 평균 거칠기 Ra를 10 ㎚ 이상으로 함으로써, 벌크파를 산란시키는 효과가 충분한 것이 된다. 이 때문에, 압전 기판과 지지 기판의 접합력의 확보와 벌크파의 산란을 양립시킬 수 있다.
본 발명의 복합 기판에 있어서, 상기 부분 평탄화 요철면의 면적에서 차지하는 평탄부의 면적의 비율은 30% 이상 80% 이하로 해도 좋다. 평탄부의 면적의 비율을 30% 이상으로 함으로써, 압전 기판과 지지 기판의 접합력을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 평탄부의 면적의 비율을 80% 이하로 함으로써, 벌크파를 산란시키는 효과를 충분한 것으로 할 수 있다. 또한, 부분 평탄화 요철면의 면적은, 복합 기판의 두께 방향에 수직한 평면에 부분 평탄화 요철면을 투영한 경우의 부분 평탄화 요철면의 면적으로 한다. 평탄부의 면적도, 마찬가지로, 복합 기판의 두께 방향에 수직한 평면에 평탄부를 투영한 경우의 평탄부의 면적으로 한다.
본 발명의 탄성 표면파 디바이스는,
전술한 어느 양태의 본 발명의 복합 기판과,
상기 압전 기판 상에 형성되고, 탄성 표면파를 여진할 수 있는 전극
을 구비한 것이다.
이러한 본 발명의 탄성 표면파 디바이스는, 전술한 어느 양태의 복합 기판을 구비한다. 즉, 접합면을 조면화하면서 직접 접합한 복합 기판을 구비한다. 이에 따라, 접착제를 이용하지 않는 직접 접합을 행함으로써 탄성 표면파 디바이스의 내열성을 높이고, 접합면이 조면화되어 있음으로써 벌크파를 산란시켜 탄성 표면파 디바이스의 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 복합 기판의 제조방법은,
압전 기판과 지지 기판을 준비하고, 양 기판을 접합면에서 직접 접합함으로써 복합 기판을 제조하는 방법으로서,
(a) 상기 압전 기판과 상기 지지 기판을 준비하는 공정과,
(b) 상기 압전 기판의 상기 접합면과 상기 지지 기판의 상기 접합면 중의 적어도 하나를, 복수의 볼록부의 선단에 평탄부를 갖는 부분 평탄화 요철면으로 만드는 공정과,
(c) 상기 압전 기판의 접합면과 상기 지지 기판의 접합면을 직접 접합하는 공정
을 포함하는 것이다.
이러한 본 발명의 복합 기판의 제조방법에서는, 압전 기판과 지지 기판을 준비하고, 압전 기판의 접합면과 지지 기판의 접합면 중의 적어도 하나를, 복수의 볼록부의 선단에 평탄부를 갖는 부분 평탄화 요철면으로 한다. 그리고, 압전 기판의 접합면과 지지 기판의 접합면을 직접 접합한다. 이 때문에, 접합면을 요철면으로 하면서, 평탄부를 가짐으로써 압전 기판과 지지 기판의 접촉 면적을 충분히 확보할 수 있다. 이에 따라, 접합면을 조면화하고 또한 직접 접합한, 압전 기판과 지지 기판의 복합 기판을 얻을 수 있다. 이 경우에 있어서, 공정(b)에서 상기 압전 기판의 상기 접합면과 상기 지지 기판의 상기 접합면 중 한쪽만을 상기 부분 평탄화 요철면으로 만드는 경우에는, 다른쪽 접합면은 경면인 것을 공정(a)에서 준비하거나, 또는 다른쪽 접합면은 공정(b)에서 연마하여 경면으로 만드는 것으로 해도 좋다.
본 발명의 복합 기판의 제조방법에 있어서, 상기 공정(b)에서는, 상기 압전 기판의 상기 접합면을 상기 부분 평탄화 요철면으로 하고, 상기 공정(c)에서는, 상기 압전 기판의 부분 평탄화 요철면과, 상기 지지 기판의 접합면을 직접 접합하는 것으로 해도 좋다. 이렇게 하면, 예컨대 압전 기판의 접합면을 경면으로 하고 또한 지지 기판의 접합면을 부분 평탄화 요철면으로 만드는 경우와 비교해서, 벌크파를 산란시키는 효과가 높아진다.
본 발명의 복합 기판의 제조방법에 있어서, 상기 평탄부의 산술 평균 거칠기 Ra는 1 ㎚ 이하로 해도 좋다. 이렇게 하면, 압전 기판과 지지 기판의 접촉 면적이 보다 충분히 확보되기 때문에, 압전 기판과 지지 기판의 직접 접합의 접합력을 보다 충분한 것으로 할 수 있다. 이 경우에 있어서, 상기 부분 평탄화 요철면은, 상기 평탄부의 산술 평균 거칠기 Ra가 1 ㎚ 이하이고, 상기 평탄부 이외의 부분의 산술 평균 거칠기 Ra가 10 ㎚ 이상인 것으로 해도 좋다. 부분 평탄화 요철면 중 평탄부 이외의 부분의 산술 평균 거칠기 Ra를 10 ㎚ 이상으로 함으로써, 벌크파를 산란시키는 효과가 충분한 것이 된다. 이 때문에, 압전 기판과 지지 기판의 접합력의 확보와 벌크파의 산란을 양립시킬 수 있다.
본 발명의 복합 기판의 제조방법에 있어서, 상기 부분 평탄화 요철면의 면적에서 차지하는 평탄부의 면적의 비율은 30% 이상 80% 이하로 해도 좋다. 평탄부의 면적의 비율을 30% 이상으로 함으로써, 압전 기판과 지지 기판의 접합력을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 평탄부의 면적의 비율을 80% 이하로 함으로써, 벌크파를 산란시키는 효과를 충분한 것으로 할 수 있다.
본 발명의 복합 기판의 제조방법에 있어서, 상기 공정(a)에서는, 상기 압전 기판과 상기 지지 기판을 준비함에 있어서, 상기 압전 기판 및 상기 지지 기판 중의 적어도 하나는, 상기 접합면으로서 요철면을 갖는 것을 준비하고, 상기 공정(b)에서는, 상기 요철면을 연마함으로써, 그 요철면을 상기 부분 평탄화 요철면으로 만드는 것으로 해도 좋다. 이 경우에 있어서, 상기 공정(a)에서는, 상기 압전 기판 및 상기 지지 기판 중의 적어도 하나의 기판의 표면을 거칠게 함으로써, 상기 접합면으로서 요철면을 갖는 기판을 준비하는 것으로 해도 좋다.
본 발명의 복합 기판의 제조방법에 있어서, 상기 공정(a)에서는, 상기 압전 기판과 상기 지지 기판을 준비함에 있어서, 상기 압전 기판 및 상기 지지 기판 중의 적어도 하나는, 상기 접합면으로서 경면을 갖는 것을 준비하고, 상기 공정(b)에서는, 적어도 하나의 상기 경면을 거칠게 함으로써, 그 경면을 상기 부분 평탄화 요철면으로 만드는 것으로 해도 좋다. 이 경우에 있어서, 상기 압전 기판 및 상기 지지 기판 중의 적어도 하나의 기판의 표면을 연마함으로써, 상기 접합면으로서 경면을 갖는 기판을 준비하는 것으로 해도 좋다. 또한, 상기 공정(b)에서는, 상기 경면의 일부를 마스크로 덮고, 상기 경면 중 상기 마스크로 덮여 있지 않은 부분을 거칠게 하며, 그 후 상기 마스크를 제거함으로써, 상기 경면을 상기 부분 평탄화 요철면으로 해도 좋다. 이와 같이 함으로써, 마스크로 덮은 부분을 보다 확실하게 평탄부로서 남길 수 있다.
도 1은 복합 기판(10)의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면도이다.
도 3은 복합 기판(10)의 제조 공정을 모식적으로 나타내는 설명도(단면도)이다.
도 4는 복합 기판(10)을 이용하여 제작한 1 포트 SAW 공진자(40)의 사시도이다.
도 5는 1 포트 SAW 공진자(40)를 세라믹스 기판(50)에 탑재하여 수지로 밀봉하고, 프린트 배선 기판(70)에 실장한 모습을 나타내는 단면도이다.
도 6은 변형예의 공정(a), (b)를 모식적으로 나타내는 설명도(단면도)이다.
도 7은 변형예의 복합 기판의 단면도이다.
도 8은 변형예의 복합 기판의 단면도이다.
도 9는 실시예 2의 공정(a), (b)를 모식적으로 나타내는 설명도(단면도)이다.
다음으로, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태인 복합 기판(10)의 사시도이다. 도 2는 도 1의 A-A 단면도이다. 이 복합 기판(10)은, 예컨대 탄성 표면파 디바이스에 이용되는 것이며, 1개소가 플랫하게 된 원형으로 형성되어 있다. 이 플랫한 부분은 오리엔테이션 플랫(OF)이라고 하는 부분이며, 탄성 표면파 디바이스의 제조 공정에서 여러 조작을 행할 때의 웨이퍼 위치나 방향의 검출 등에 이용된다. 본 실시형태의 복합 기판(10)은, 압전 기판(20)과, 지지 기판(30)을 구비한다.
압전 기판(20)은, 탄성 표면파를 전파 가능한 압전체의 기판이다. 압전 기판(20)의 재질로는, 예컨대 탄탈산리튬(LiTaO3, LT로도 표기함), 니오븀산리튬(LiNbO3, LN으로도 표기함), LN-LT 고용체 단결정, 붕산리튬, 랑가사이트, 수정 등을 들 수 있다. 압전 기판(20)의 크기는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 직경이 50 ㎜~150 ㎜, 두께가 10 ㎛~50 ㎛ 이다. 이 압전 기판(20)은, 도 2에서의 하면이 미소한 요철이 형성된 접합면(21)으로 되어 있다. 압전 기판(20)은, 이 접합면(21)에서 지지 기판(30)의 접합면(31)과 직접 접합되어 있다.
접합면(21)은, 조면이며, 도 2에 나타낸 바와 같이, 선단에 평탄부(25)가 형성된 볼록부(23)와, 평탄부(25)가 형성되어 있지 않은 복수의 볼록부(23a)와, 오목부(26)가 각각 복수 형성된 부분 평탄화 요철면으로 되어 있다. 또한, 압전 기판(20)은, 접합면(21)의 평탄부(25)에서 지지 기판(30)과 직접 접합되어 있다. 평탄부(25)는, 압전 기판(20)의 표면과 평행(대략 평행을 포함)한 면이며, 자신이 형성된 볼록부(23)의 표고의 최고부(도 2에서의 최하부)에 위치하고 있다. 또한, 여기서 「표고」란, 압전 기판(20) 중 접합면(21)과는 반대측의 면(도 2에서의 상면)을 기준으로 했을 때의 압전 기판(20)의 두께 방향의 거리(높이)를 말한다. 또한, 복수의 평탄부(25)는 동일 평면 상(대략 동일 평면 상을 포함)에 위치하고 있다. 평탄부(25)의 산술 평균 거칠기 Ra는, 접합면(21)과 접합면(31)의 직접 접합의 접합력이 충분히 확보되므로, 1 ㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다. 단, 평탄부(25)의 산술 평균 거칠기 Ra는 이에 한정되는 것은 아니며, 접합면(31)과의 접촉 면적이 충분히 확보되어, 접합면(21)과 접합면(31)의 직접 접합의 접합력이 충분한 것이 되는 값이면 된다. 볼록부(23a)는, 선단(산정상)의 표고가 평탄부(25)의 표고보다 낮게 형성되어 있다. 즉, 볼록부(23a)의 선단은, 평탄부(25)보다 도 2에서 상측에 위치하고 있다. 또한, 접합면(21)의 최대 높이 거칠기 Rz는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 1 ㎛~5 ㎛ 이다. 접합면(21)의 산술 평균 거칠기 Ra는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 0.1 ㎛~0.5 ㎛ 이다. 또한, 벌크파를 산란시키는 효과가 충분한 것이 되므로, 접합면(21) 중 평탄부(25) 이외의 부분(조면 부분)의 산술 평균 거칠기 Ra는 10 ㎚ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 접합면(21)과 접합면(31)의 접합력의 확보와 벌크파의 산란을 양립시킬 수 있기 때문에, 평탄부(25)의 산술 평균 거칠기 Ra를 1 ㎚ 이하, 또한 평탄부(25) 이외의 부분의 산술 평균 거칠기 Ra를 10 ㎚ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 접합면(21)(부분 평탄화 요철면)의 면적에서 차지하는 평탄부(25)의 면적의 비율은 30% 이상 80% 이하로 하는 것이 바람직하다. 평탄부(25)의 면적의 비율을 30% 이상으로 함으로써, 접합면(21)과 접합면(31)의 접합력을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 평탄부(25)의 면적의 비율을 80% 이하로 함으로써, 벌크파를 산란시키는 효과를 충분한 것으로 할 수 있다. 또한, 접합면(21)의 면적은, 복합 기판(10)[압전 기판(20)]의 두께 방향에 수직한 평면(도 2에서의 좌우 방향의 평면)에 접합면(21)을 투영한 경우의 접합면(21)의 면적으로 한다. 평탄부(25)의 면적도, 마찬가지로, 복합 기판(10)(압전 기판(20))의 두께 방향에 수직한 평면에 평탄부(25)를 투영한 경우의 평탄부(25)의 면적으로 한다.
한편, 접합면(21)에서의 평탄부(25)의 존재는, 예컨대 AFM(Atomic Force Microscope : 원자간력 현미경), 촉침식 표면 형상 측정기, 광학식 비접촉 표면 형상 측정기 등에 의해 접합면(21)을 관찰함으로써 확인할 수 있다.
지지 기판(30)은, 도 2에서의 상측에 접합면(31)을 가지며, 이 접합면(31)에서 압전 기판(20)의 접합면(21)에 직접 접합된 기판이다. 지지 기판(30)의 재질로는, 예컨대 실리콘(Si), 사파이어, 질화알루미늄, 알루미나, 붕규산유리, 석영유리 등을 들 수 있다. 지지 기판(30)의 크기는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 직경이 50 ㎜~150 ㎜, 두께가 100 ㎛~500 ㎛이다. 또한, 지지 기판(30)의 재료를 압전 기판(20)과 열팽창계수가 근사한 것으로 하면, 복합 기판의 가열시의 휘어짐을 억제할 수 있다. 접합면(31)은 경면으로 되어 있다. 이 접합면(31)의 산술 평균 거칠기 Ra는, 접합면(21)과 접합면(31)의 직접 접합의 접합력이 충분히 확보되므로, 1 ㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다. 단, 접합면(31)의 산술 평균 거칠기 Ra는 이에 한정되는 것은 아니며, 접합면(21)[평탄부(25)]과의 접촉 면적이 충분히 확보되어, 접합면(21)과 접합면(31)의 직접 접합의 접합력이 충분한 것이 되는 값이면 된다.
이러한 복합 기판(10)의 제조방법에 관해, 도 3을 이용하여 이하에 설명한다. 도 3은 복합 기판(10)의 제조 공정을 모식적으로 나타내는 설명도(단면도)이다. 복합 기판(10)의 제조방법은, (a) 압전 기판(120)과 지지 기판(30)을 준비함에 있어서, 압전 기판(120)의 표면을 거칠게 함으로써, 접합면(121)으로서 요철면을 갖는 것을 준비하는 공정과, (b) 접합면(121), 즉 요철면을 연마하여, 요철면 중 복수의 볼록부의 선단에 평탄부(25)를 갖는 부분 평탄화 요철면으로 만드는 공정과, (c) 부분 평탄화 요철면인 접합면(21)과 지지 기판(30)의 접합면(31)을 직접 접합하는 공정을 포함한다.
공정(a)에서는, 우선, OF를 가지며, 압전 기판(20)이 되는 압전 기판(120)과 지지 기판(30)을 준비한다[도 3의 (a1)]. 한편, 도 3의 (a1)에서는, 지지 기판(30)의 도시는 생략하고 있다. 압전 기판(120)의 크기는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 직경을 50 ㎜~150 ㎜, 두께를 150 ㎜~500 ㎛로 할 수 있다. 지지 기판(30)의 크기는, 압전 기판(120)과 동일한 것을 이용할 수 있다. 또한, 지지 기판(30)은, 접합면(31)의 산술 평균 거칠기 Ra가 미리 전술한 값(예컨대 1 ㎚ 이하)으로 되어 있는 것을 준비하거나, 또는 CMP 연마에 의해 접합면(31)을 경면 연마하여, 전술한 값(예컨대 1 ㎚ 이하)으로 만들어 놓는다. 계속해서, 이 압전 기판(120)의 한쪽 면을 거칠게 함으로써, 접합면(121)을 형성한다. 접합면(121)은, 표면에 복수의 볼록부(123) 및 복수의 오목부(26)를 갖는 요철면으로서 형성한다[도 3의 (a2)]. 접합면(121)은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 최대 높이 거칠기 Rz가 3 ㎛ 정도가 되도록 형성한다. 한편, 접합면(121)의 산술 평균 거칠기 Ra가, 복합 기판(10)을 탄성 표면파 디바이스로서 이용한 경우에서의 사용 탄성 표면파의 파장 정도가 되도록 거칠게 만들어 놓는 것으로 해도 좋다. 혹은, 벌크파를 산란시키는 효과가 충분한 것이 되도록[예컨대 접합면(121)의 산술 평균 거칠기 Ra가 10 ㎚ 이상], 압전 기판(120)의 표면을 거칠게 만들어 놓는 것으로 해도 좋다. 접합면(121)의 형성은, 예컨대 압전 기판(120)의 표면을 랩핑 머신 또는 샌드 블라스트로 거칠게 함으로써 행한다. 또한, 불산 등을 이용한 웨트 에칭에 의해 접합면(121)을 형성해도 좋다. 이와 같이, 공정(a)에서는, 압전 기판(120)을 거칠게 함으로써, 접합면(121)으로서 요철면을 갖는 것을 준비한다.
공정(b)에서는, 접합면(121), 즉 요철면을 연마하여[도 3의 (b1)], 요철면 중 복수의 볼록부(123)의 선단이 평탄해진 부분 평탄화 요철면으로 한다. 이에 따라, 연마후의 접합면(21)은, 복수의 볼록부(23)의 선단이 평탄부(25)가 된다[도 3의 (b2)]. 연마는, 접합면(121)의 적어도 일부의 오목부(26)를 남겨두면서 적어도 일부의 볼록부(123)의 선단을 평탄화하도록 행한다. 연마하는 방법으로는, 예컨대 부직포 패드나 슬러리를 이용한 CMP 연마를 들 수 있다. 또한, 다이아몬드 지립 등을 이용하여 접합면(121)을 랩핑 가공한 후에 CMP 연마를 행하는 등, 복수 회의 연마를 행해도 좋다. 이에 따라, 복수의 평탄부(25)는 동일 평면 상(대략 동일 평면 상을 포함)에 형성된다. 이 연마는, 평탄부(25)의 산술 평균 거칠기 Ra가 전술한 값이 되도록 행한다. 여기서, 연마전의 접합면(121)의 최고부의 표고[접합면(121)의 복수의 볼록부(123)의 산정상 중 가장 높은 표고]부터 연마후의 접합면(21)의 평탄부(25)의 표고까지의 압전 기판(120)의 두께 방향의 거리를 연마 깊이 d로 한다[도 3의 (b1) 참조]. 이때, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 접합면(121)의 연마는, 연마 깊이 d가 예컨대 0.5 ㎛~3 ㎛가 되도록 행한다. 또한, 연마 깊이 d의 값은 이에 한정되지 않고, 연마후의 접합면(121), 즉 접합면(21)이, 지지 기판(30)의 접합면(31)과의 접합력을 충분히 확보할 수 있고, 또한 복합 기판(10)을 탄성 표면파 디바이스로서 이용한 경우에 벌크파를 산란시킬 수 있는 조면이 되도록, 예컨대 실험에 의해 정할 수 있다. 또한, 도 3의 (b1)에 나타낸 바와 같이, 연마 깊이 d보다 골의 바닥이 얕음으로써 연마에 의해 소멸되는 오목부(26a)가 있어도 좋다. 또한, 도 3의 (b2)에 나타낸 바와 같이, 연마후의 접합면(121)에는, 연마에 의해 선단이 평탄화되지 않은 볼록부(23a)가 있어도 좋다. 또한, 공정(b)에서의 요철면의 연마는, 접합면(21)(부분 평탄화 요철면)의 면적에서 차지하는 평탄부(25)의 면적의 비율이 전술한 값(30% 이상 80% 이하)이 되도록 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 실시형태의 복합 기판(10)의 제조방법에서는, 공정(a)에서 접합면(121)으로서의 요철면을 작성하고, 그 후의 공정(b)에서 연마에 의해 볼록부(123)의 선단(꼭대기부)을 컷트하는 2회의 공정을 행한다. 이에 따라, 선단에 평탄부(25)가 형성된 볼록부(23)를 갖는 접합면(21)(부분 평탄화 요철면)을 비교적 용이하게 형성할 수 있다.
공정(c)에서는, 연마후의 접합면(121)인 접합면(21)과, 지지 기판(30)의 접합면(31)을 직접 접합하여, 접합 기판(110)으로 한다[도 3의 (c)]. 직접 접합하는 방법으로는, 이하의 방법이 예시된다. 즉, 우선, 압전 기판(120)의 접합면(21)과 지지 기판(30)의 접합면(31)을 세정하여, 접합면(21, 31)에 부착되어 있는 불순물(산화물이나 흡착물 등)을 제거한다. 다음으로, 아르곤 등의 불활성 가스의 이온빔을 양 기판의 접합면(21, 31)에 조사함으로써, 잔류한 불순물을 제거하고 접합면(21, 31)을 활성화시킨다. 그 후, 진공중 상온에서 양 기판을 맞붙여 접합시킨다. 이때, 접합면(21)은 조면화되어는 있지만, 부분 평탄화 요철면이므로, 평탄부(25)를 갖는 것에 의해 압전 기판(120)과 지지 기판(30)의 접촉 면적을 충분히 확보할 수 있다. 이 때문에, 접합면(21)이 조면화되어 있더라도 접합력을 충분히 확보할 수 있어, 직접 접합이 가능해진다.
접합 기판(110)을 형성하면, 공정(d)로서, 압전 기판(120)의 표면(상면)을 연삭하여 두께를 얇게 하고 경면 연마한다[도 3의 (d)]. 이에 따라, 압전 기판(120)은 도 1, 도 2에 나타낸 압전 기판(20)이 되어, 전술한 복합 기판(10)을 얻을 수 있다.
이렇게 해서 얻어진 복합 기판(10)은, 그 후, 일반적인 포토리소그래피 기술을 이용하여, 다수의 탄성 표면파 디바이스의 집합체로 만든 후, 다이싱에 의해 하나하나의 탄성 표면파 디바이스로 잘라내어진다. 복합 기판(10)을 탄성 표면파 디바이스인 1 포트 SAW 공진자(40)의 집합체로 했을 때의 모습을 도 4에 나타낸다. 1 포트 SAW 공진자(40)는, 포토리소그래피 기술에 의해, 압전 기판(20)의 표면에 탄성 표면파를 여진할 수 있는 한 쌍의 IDT(Interdigital Transducer) 전극(42, 44)(빗형 전극, 발형 전극이라고도 함)과 반사 전극(46)이 형성된 것이다. 또한, 얻어진 1 포트 SAW 공진자(40)는, 다음과 같이 하여 프린트 배선 기판(70)에 실장된다. 즉, 도 5에 나타낸 바와 같이, IDT 전극(42, 44)과 세라믹스 기판(50)의 패드(52, 54)를 금볼(56, 58)을 통해 접속한 후, 이 세라믹스 기판(50) 상에서 수지(60)에 의해 밀봉한다. 그리고, 그 세라믹스 기판(50)의 이면에 마련된 전극(62, 64)과 프린트 배선 기판(70)의 패드(72, 74) 사이에 납프리의 땜납 페이스트를 개재시킨 후, 리플로우 공정에 의해 프린트 배선 기판(70)에 실장한다. 도 4에는, 땜납 페이스트가 용융ㆍ재고화한 후의 땜납(76, 78)을 나타냈다.
이렇게 해서 제작된 1 포트 SAW 공진자(40)의 사용예에 관해서 설명한다. IDT 전극(42, 44) 사이에 전압을 인가하면, 압전 기판(20)의 표면에 탄성 표면파가 여진되고, 압전 기판(20)의 표면에서 IDT 전극(42, 44)으로부터 양측의 반사 전극(46)의 방향으로 탄성 표면파가 전파된다. 그리고, 반사 전극(46)에 의해 탄성 표면파가 반사되어 IDT 전극(42, 44)으로 되돌아간다. 이에 따라, 1 포트 SAW 공진자(40)는, IDT 전극(42, 44)의 주기를 λ, 압전 기판(20)의 표면에서의 탄성 표면파의 전파 속도를 ν로 하면, 공진 주파수 f=전파 속도 ν/주기 λ의 관계로부터 유도되는 공진 주파수 f를 갖는 공진자로서 동작한다. 여기서, IDT 전극(42, 44)에 전압이 인가되면, 탄성 표면파 외에 압전 기판(20)의 두께 방향의 파(벌크파)도 발생한다. 이 벌크파가 압전 기판(20)과 지지 기판(30)의 계면에서 반사되어 압전 기판(20)의 표면에 도달하면 탄성 표면파에 대한 노이즈가 되어, 1 포트 SAW 공진자(40)의 특성의 저하로 이어진다. 본 실시형태의 복합 기판(10)에서는, 압전 기판(20)의 접합면(21)이 부분 평탄화 요철면으로 되어 있고, 볼록부(23), 볼록부(23a), 오목부(26)를 갖기 때문에, 이 벌크파를 산란시킬 수 있다. 이 때문에, 벌크파에 의한 노이즈를 저감하여, 1 포트 SAW 공진자(40)의 특성을 향상시킬 수 있다.
이상 상세하게 설명한 본 실시형태의 복합 기판(10)에 의하면, 압전 기판(20)의 접합면(21)이 부분 평탄화 요철면으로 되어 있다. 이 부분 평탄화 요철면은, 복수의 볼록부(23)의 선단에 평탄부(25)를 갖는 것이며, 이 평탄부(25)에서 압전 기판(20)과 지지 기판(30)이 직접 접합되어 있다. 이 때문에, 접합면(21)을 요철면(조면)으로 하면서, 평탄부(25)를 가짐으로써 압전 기판(20)과 지지 기판(30)의 접촉 면적을 충분히 확보할 수 있다. 이에 따라, 압전 기판(20)과 지지 기판(30)을 접합한 복합 기판에 있어서, 접합면(21)을 조면화하면서 직접 접합한 것으로 할 수 있다. 또한, 평탄부(25)의 산술 평균 거칠기 Ra를 1 ㎚ 이하로 함으로써, 압전 기판(20)과 지지 기판(30)의 접촉 면적이 보다 충분히 확보되므로, 직접 접합의 접합력을 보다 충분한 것으로 할 수 있다. 또한, 접착제를 이용하지 않는 직접 접합을 행함으로써 내열성을 높이고, 또한 접합면이 조면화되어 있음으로써 벌크파를 산란시켜 특성을 향상시킨 탄성 표면파 디바이스를 얻을 수 있다. 또한, 압전 기판(20)의 접합면(21)이, 선단에 평탄부(25)가 형성된 볼록부(23)를 갖는 부분 평탄화 요철면으로 되어 있다. 이 때문에, 예컨대 압전 기판(20)의 접합면이 경면이고 또한 지지 기판(30)의 접합면이 부분 평탄화 요철면으로 되어 있는 경우와 비교해서, 벌크파를 산란시키는 효과가 높아진다.
또한, 공정(a)에서 접합면(121)을 갖는 압전 기판(20)을 준비하고, 공정(b)에서 접합면(121)을 연마하여, 접합면(121)을 부분 평탄화 요철면으로 한다. 이 때문에, 선단에 평탄부(25)가 형성된 볼록부(23)를 갖는 부분 평탄화 요철면을 비교적 용이하게 형성할 수 있다.
한편, 본 발명은 전술한 실시형태에 전혀 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러 양태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
예컨대, 전술한 실시형태에서는, 공정(a)에서 압전 기판(120)의 표면을 거칠게 함으로써, 접합면(121)으로서 요철면을 갖는 압전 기판을 준비하고, 공정(b)에서 접합면(121), 즉 요철면을 연마하여, 접합면(121)을 부분 평탄화 요철면으로 했지만, 이에 한정되지 않고 다른 방법으로 부분 평탄화 요철면을 형성해도 좋다. 예컨대, 도 6에 나타낸 바와 같이, 공정(a)에서 접합면(121)으로서 경면을 갖는 압전 기판(120)을 준비하고[도 6의 (a)], 공정(b)에서 경면인 접합면(121)을 거칠게 함으로써[도 6의 (b1), 도 6의 (b2)], 경면을 부분 평탄화 요철면[접합면(21)]으로 해도 좋다. 이와 같이, 공정(b)에서, 접합면(121)의 경면 부분의 적어도 일부를 평탄부(25)로서 남기도록 거칠게 하는 것에 의해서도, 부분 평탄화 요철면을 형성할 수 있다. 또한, 이 공정(b)에서의 접합면(121)을 거칠게 하는 방법으로는, 예컨대 드라이 에칭, 샌드 블라스트, 웨트 에칭 등을 들 수 있다. 또한, 공정(b)에서, 접합면(121) 중 평탄부(25)로서 남기고 싶은 부분을 마스크로 덮은(마스킹한) 후, 마스킹되어 않은 부분을 드라이 에칭, 샌드 블라스트, 웨트 에칭 등으로 거칠게 하고, 그 후 마스크를 제거함으로써, 부분 평탄화 요철면을 형성해도 좋다. 이와 같이 함으로써, 마스킹한 부분을 보다 확실하게 평탄부(25)로서 남길 수 있다. 또한, 평탄부(25)의 형상이나, 부분 평탄화 요철면의 면적에서 차지하는 평탄부(25)의 면적의 비율을 제어하기 쉽다. 마스킹의 방법으로는, 예컨대 포토리소그래피 기술을 이용하여 금속막 등의 마스크를 접합면(121) 상에 패터닝하는 방법을 들 수 있다. 마스크의 재질은, 금속에 한정되지 않고, 접합면(121)을 거칠게 할 때 박리되거나 제거되거나 하지 않고 접합면(121)을 보호할 수 있는 것이면 된다. 마스크의 패턴은, 어떠한 형상으로 해도 좋으며, 예컨대 직선, 도트, 곡선 등으로 할 수 있다. 마스크의 패턴은, 예컨대 부분 평탄화 요철면의 면적에서 차지하는 평탄부(25)의 면적의 비율이 30% 이상 80% 이하가 되도록 적절하게 정할 수 있다. 또한, 이와 같이 접합면(121)의 경면 부분의 적어도 일부를 평탄부(25)로서 남기도록 거칠게 하는 경우에 있어서, 공정(a)에서 접합면(121)으로서 경면을 갖는 압전 기판(120)을 준비하는 대신, 공정(a)에서 압전 기판의 표면을 연마함으로써, 접합면(121)으로서 경면을 갖는 압전 기판을 준비하는 것으로 해도 좋다. 또한, 공정(a)에서 압전 기판의 접합면과 지지 기판의 접합면을 함께 연마하여 경면으로 하고, 공정(b)에서 압전 기판의 접합면만을 거칠게 하여 부분 평탄화 요철면으로 해도 좋다.
예컨대, 전술한 실시형태에서는, 압전 기판(20)의 접합면(21)이, 부분 평탄화 요철면으로 되어 있는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 7에 나타낸 바와 같이, 압전 기판(20)의 접합면(21)을 경면으로 하고, 지지 기판(30)의 접합면(31)을 부분 평탄화 요철면으로 해도 좋다. 이와 같이 하더라도, 전술한 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 단, 벌크파를 산란시키는 효과는, 전술한 실시형태가 높아지기 쉽다. 또한, 도 7의 복합 기판은, 전술한 복합 기판(10)의 제조 공정에 준하여 제조할 수 있다. 예컨대, 전술한 공정(a)에서 압전 기판이 아니라 지지 기판의 접합면을 거칠게 하여 요철면을 형성하고, 공정(b)에서 이 지지 기판의 요철면을 연마하여 부분 평탄화 요철면으로 하면 된다. 혹은, 공정(a)에서 지지 기판의 접합면을 연마하여 경면으로 하고, 공정(b)에서 이 지지 기판의 경면을 거칠게 하여 부분 평탄화 요철면으로 해도 좋다.
혹은, 도 8에 나타낸 바와 같이, 압전 기판(20)의 접합면(21)과 지지 기판(30)의 접합면(31)을 함께 부분 평탄화 요철면으로 해도 좋다. 이와 같이 하더라도, 전술한 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 단, 압전 기판(20)과 지지 기판(30)의 직접 접합의 접합력은, 전술한 실시형태가 높아지기 쉽다. 도 8의 복합 기판은, 전술한 복합 기판(10)의 제조 공정에 준하여 제조할 수 있다. 또한, 압전 기판의 부분 평탄화 요철면과 지지 기판의 부분 평탄화 요철면은, 동일한 방법에 의해 형성해도 좋고, 다른 방법에 의해 형성해도 좋다. 예컨대, 압전 기판의 부분 평탄화 요철면은 요철면을 연마함으로써 형성하고, 지지 기판의 부분 평탄화 요철면은 경면을 거칠게 함으로써 형성해도 좋다.
또한, 도 7, 도 8에서, 접합면(21)과 접합면(31) 사이에 놓인 공간(12)에는, 벌크파를 전달 가능한 물질이 채워져 있는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 벌크파가 지지 기판의 접합면(31) 중 평탄부 이외의 부분에 확실하게 전달되기 때문에, 벌크파를 보다 확실하게 산란시킬 수 있다. 또한, 공간(12)에 물질이 채워져 있는지의 여부에 상관없이, 압전 기판(20)과 지지 기판(30)의 접합 계면에 도달한 벌크파 중, 일부는 지지 기판(30) 내로 전파되어 간다. 그렇게 되면, 벌크파는 접합면(31) 중 평탄부(25) 이외의 부분에 도달한다. 그리고, 이 평탄부(25) 이외의 부분의 요철에 의해 산란된 벌크파는, 다시 압전 기판(20)과 지지 기판(30)의 접합 계면을 통하여 압전 기판(20) 내에 전파된다. 이와 같이, 공간(12)에 물질이 없는 경우에도, 지지 기판(30)측의 부분 평탄화 요철면에 의해 벌크파의 산란을 일으키는 것은 가능하여, 특성을 향상시킨 탄성 표면파 디바이스를 얻을 수는 있다.
전술한 실시형태에서는, 복합 기판(10)의 접합면(21)에는 평탄부(25)를 갖지 않는 볼록부(23a)가 존재하는 것으로 했지만, 특별히 이것에 한정되지 않는다. 접합면(21)의 모든 볼록부에 평탄부(25)가 형성되어 있고, 볼록부(23a)가 존재하지 않는 것으로 해도 좋다.
전술한 실시형태에서는, 공정(a)에서, 압전 기판(120)의 표면을 거칠게 함으로써 접합면(121)으로서의 요철면을 형성하는 것으로 했지만, 특별히 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 공정(a)에서 미리 접합면(121)으로서 요철면을 갖는 압전 기판(120)을 준비하는 것으로 해도 좋다.
전술한 실시형태에서는, 복합 기판(10)을 이용하여 제작하는 탄성 표면파 디바이스로서 1 포트 SAW 공진자에 관해서 설명했지만, 복합 기판(10)을 이용하여 다른 탄성 표면파 디바이스를 제작하더라도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 다른 탄성 표면파 디바이스로는, 예컨대 2 포트 SAW 공진자나 트랜스버설형 SAW 필터, 래더형 SAW 필터, 컨볼버 등을 들 수 있다.
실시예
[실시예 1]
실시예 1로서, 도 3을 이용하여 설명한 제조방법에 의해 도 1, 도 2에 나타낸 복합 기판(10)을 제작하고, 이것을 이용하여 도 4에 나타낸 1 포트 SAW 공진자(40)를 제작했다.
구체적으로는, 이하와 같이 제작했다. 우선, 공정(a)에서는, 압전 기판(120)으로서, OF를 가지며, 직경이 4인치, 두께가 230 ㎛인 LiTaO3 기판을 준비했다. 그리고, 압전 기판(120)의 이면을 지립[GC(녹색 탄화규소)제, 입도 #1000]으로 랩핑하고, 최대 높이 거칠기 Rz의 값 3 ㎛의 요철면인 접합면(121)을 형성했다. 또한, 지지 기판(30)으로서, OF를 가지며, 직경이 4인치, 두께가 250 ㎛인 Si 기판을 준비했다. 지지 기판(30)의 접합면(31)은, 산술 평균 거칠기 Ra가 1 ㎚ 이하가 되도록, 미리 CMP 연마한 것을 준비했다.
계속해서, 공정(b)에서는, 평균 입경 0.5 ㎛의 다이아몬드 지립을 이용하여, 연마 깊이 d가 1.0 ㎛ 정도가 되도록 접합면(121)을 랩핑 가공했다. 그 후, 마지막으로 부직포 패드를 이용하여 표면을 CMP 연마하여, 평탄부(25)의 산술 평균 거칠기 Ra가 1 ㎚ 이하가 되도록 했다. 한편, AFM(Atomic Force Microscope : 원자간력 현미경)에 의해 연마후의 접합면(121)[접합면(21)]을 관찰한 바, 접합면(21)에 평탄부(25), 볼록부(23), 오목부(26)가 형성되어 있고, 부분 평탄화 요철면으로 되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 평탄부(25)의 산술 평균 거칠기 Ra는 측정 면적 □10 ㎛이고, 0.8 ㎚이었다. 접합면(21) 중 평탄부(25) 이외의 부분의 산술 평균 거칠기 Ra는, 측정 면적 □10 ㎛이고 10 ㎚이었다. 또한 접합면(21)에서의 □100 ㎛의 영역을 AFM에 의해 관찰한 바, 평탄부(25)와 평탄부(25) 이외의 비율은 3:7이었다. 즉, 부분 평탄화 요철면의 면적에서 차지하는 평탄부(25)의 면적의 비율은 30%였다. 또한, 평탄부(25)와 평탄부(25) 이외에서는 산술 평균 거칠기 Ra가 크게 상이하기 때문에, AFM에 의해 접합면(21)을 관찰하여 얻어진 화상에서는, 평탄부(25)와 평탄부(25) 이외에서 휘도가 크게 상이하다. 이 때문에, 이 차이에 의해 화상을 2치화함으로써, 평탄부(25)와 평탄부(25) 이외의 경계를 정할 수 있고, 평탄부(25)의 면적을 구할 수 있다. 부분 평탄화 요철면의 면적에서 차지하는 평탄부(25)의 면적의 비율은 이와 같이 AFM에 의한 화상을 이용하여 산출했다.
다음으로, 공정(c)에서는, 압전 기판(120), 지지 기판(30)에 관해 각각 스크럽 세정, 산세정, 유기 세정을 순서대로 행하여 접합면(21, 31)을 청정화했다. 그리고, 압전 기판(120) 및 지지 기판(30)을 초고진공 챔버 내에 반송했다. 접합면(21, 31)에 중성 아르곤 빔을 약 60초간 조사했다. 접합면(21, 31)의 표면의 온도가 저하되는 것을 5분 정도 대기하고, 양 기판을 접촉시키고 나서 2 t의 힘으로 가압하며, 압전 기판(120)과 지지 기판(30)을 직접 접합하여 접합 기판(110)으로 했다. 그리고, 공정(d)에서는, 접합 기판(110)을 꺼내어, 압전 기판(120) 두께가 20 ㎛가 될 때까지 그 표면을 연삭ㆍ연마하여, 압전 기판(20)으로 했다. 이렇게 해서 복합 기판(10)을 제조했다.
그 후, 이 복합 기판(10)의 압전 기판(20) 상에 200쌍의 IDT 전극(42, 44)과 반사 전극(46)을 패터닝하고, 다이싱에 의해 잘라내어 하나하나의 1 포트 SAW 공진자(40)를 얻었다.
[비교예 1]
비교예 1로서, 압전 기판(20)의 접합면(21)을 평탄부(25)를 갖지 않는 경면(산술 평균 거칠기 Ra=0.4 ㎚)으로 한 점 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 복합 기판을 제작하여, 1 포트 SAW 공진자를 제작했다.
[반사 특성의 평가]
실시예 1 및 비교예 1의 1 포트 SAW 공진자에 대해, 주파수 특성을 측정했다. 실시예 1과 비교예 1에서, 스퓨리어스의 진폭의 피크값을 비교한 바, 실시예 1은 비교예 1에 비교해서 스퓨리어스의 진폭의 피크값이 3 dB 이상 작은 값으로 억제되어 있었다. 이로부터, 실시예 1에서는, 압전 기판(20)의 접합면(21)이 부분 평탄화 요철면이며 조면화되어 있기 때문에, 비교예 1과 비교해서 스퓨리어스, 즉 벌크파의 불필요한 반사에 의한 노이즈가 3 dB 이상 억제되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 공정(b)를 생략하여 압전 기판(20)에 평탄부(25)를 형성하지 않은 점 외에는, 실시예 1과 동일한 공정에 의해 복합 기판의 제작을 시도한 바, 공정(c)에서의 직접 접합을 행하더라도, 압전 기판(120)과 지지 기판(30)이 접착되지 않았다. 이로부터, 실시예 1에서는, 압전 기판(20)의 접합면(21)이 부분 평탄화 요철면으로 되어 있는 것에 의해, 직접 접합의 접합력이 충분한 것이 되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 2]
실시예 2로서, 공정(a)에서 접합면(121)으로서 경면을 갖는 압전 기판(120)을 준비하고, 공정(b)에서 접합면(121)의 경면 부분의 적어도 일부를 평탄부(25)로서 남기도록 거칠게 함으로써 부분 평탄화 요철면을 형성한 점 외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 도 1, 도 2에 나타낸 복합 기판(10)을 제작했다. 그리고, 이것을 이용하여 도 4에 나타낸 1 포트 SAW 공진자(40)를 제작했다. 도 9는, 실시예 2의 공정(a), (b)를 모식적으로 나타내는 설명도(단면도)이다.
구체적으로는, 이하와 같이 제작했다. 우선, 공정(a)에서는, 압전 기판(120)으로서, OF를 가지며, 직경이 4인치, 두께가 230 ㎛인 LiTaO3 기판을 준비했다[도 9의 (a)]. 그리고, 이 압전 기판(120)의 접합면(121)을 경면 연마했다. 구체적으로는, 평균 입경 0.5 ㎛의 다이아몬드 지립을 이용하여, 접합면(121)을 랩핑 가공했다. 그 후, 마지막으로 부직포 패드를 이용하여 표면을 CMP 연마하고, 접합면(121)의 산술 평균 거칠기 Ra가 1 ㎚ 이하가 되도록 했다. 또한, 지지 기판(30)으로서, OF를 가지며, 직경이 4인치, 두께가 250 ㎛인 Si 기판을 준비했다. 지지 기판(30)의 접합면(31)은, 산술 평균 거칠기 Ra가 1 ㎚ 이하가 되도록, 미리 CMP 연마한 것을 준비했다.
그리고, 공정(b)에서는, LT 기판의 표면에, 크롬을 하지(下地)로 하고 그 위에 금을 형성한 금[제2층(184))] 및 크롬[제1층(182)]으로 이루어진 금속막을 형성하고, 그 위에 레지스트막(186)을 더 형성했다[도 9의 (b1)]. 구체적으로는, 평행 평판 RF 스퍼터링 장치를 이용하여, 성막 개시 진공도 1.5×10-5 Pa, 가스(Ar)압 0.5 Pa, 가스(Ar) 유량 20 sccm, 기판 가열 150℃의 조건으로 성막을 행했다. 성막 챔버 내의 웨이퍼 반송 속도를 크롬 성막시에는 14000 pps, 금 성막시에는 3600 pps, 반송 횟수를 크롬 성막시에는 1회, 금 성막시에는 3회로 함으로써, 금[제2층(184)]의 막두께는 150 ㎚, 크롬[제1층(182)]의 막두께는 3 ㎚이 되었다. 금의 하지에 크롬을 사용하는 이유는, 금과 웨이퍼의 밀착력을 강하게 하기 위해서이다. 그 후, 금의 표면에 레지스트를 도포하여, 레지스트막(186)을 형성했다. 계속해서, 포토리소그래피 프로세스에서 레지스트를 패터닝하여 복수의 레지스트막(86)으로 만들었다[도 9의 (b2)]. 레지스트막(86)의 패턴 형상은 직선형으로 하고, 레지스트에 덮여 있는 부분(후에 경면이 되는 부분)의 폭을 4 ㎛, 레지스트로 덮여 있지 않은 부분(후에 조면이 되는 부분)의 폭을 1 ㎛로 했다. 다음으로, 레지스트로 덮여 있지 않은 부분의 금을 요오드요오드화칼륨으로 완전히 제거했다. 또한 크롬을 질산제2세륨암모늄과 과염소산 혼합액으로 완전히 제거했다. 이에 따라, 제1층(182), 제2층(184)을 각각 복수의 제1층(82), 제2층(84)으로 만들고, LT 기판 표면[접합면(121)]의 일부를 노출시켰다[도 9의 (b3)]. 즉, 접합면(121)의 일부를 제1층(82), 제2층(84)으로 이루어진 마스크(80)[및 레지스트막(86)]로 덮은 상태로 했다. 그 후, 불산에 30분 침지하여, 압전 기판(120)을 에칭했다. 이에 따라, 접합면(121) 중 마스크(80)로 덮여 있지 않은 부분을 에칭으로 거칠게 하여 요철을 형성했다[도 9의 (b4)]. 또한, 레지스트막(86)은 에칭에 의해 제거되었다. 그 후, 패턴에서 남아 있는 금/크롬[마스크(80)]을 제거했다[도 9의 (b5)]. 이에 따라, 접합면(121) 중 마스크(80)로 덮여 있던 부분은 공정(a)에서의 경면 연마가 유지되어 평탄부(25)가 되고, 그 이외의 부분이 에칭으로 거칠어진 요철면(조면)이 됨으로써, 부분 평탄화 요철면인 접합면(21)이 형성되었다. 한편, AFM으로 접합면(21)의 표면 거칠기를 측정한 바, 평탄부(25)의 산술 평균 거칠기 Ra는 □10 ㎛에서 0.2 ㎚, 에칭한 부분의 산술 평균 거칠기 Ra는 □10 ㎛에서 100 ㎚이었다. 또한, 접합면(21) 중 평탄부(25)와 그 이외의 영역의 면적 비율은 8:2였다. 즉, 부분 평탄화 요철면의 면적에서 차지하는 평탄부(25)의 면적의 비율은 80%였다.
다음으로, 공정(c)에서는, 압전 기판(120), 지지 기판(30)에 대해서 각각 스크럽 세정, 산세정, 유기 세정을 순서대로 행하여 접합면(21, 31)을 청정화했다. 그리고, 압전 기판(120) 및 지지 기판(30)을 초고진공 챔버 내에 반송했다. 접합면(21, 31)에 중성 아르곤 빔을 약 60초간 조사했다. 접합면(21, 31)의 표면의 온도가 저하되는 것을 5분 정도 대기하고, 양 기판을 접촉시키고 나서 2 t의 힘으로 가압하며, 압전 기판(120)과 지지 기판(30)을 직접 접합하여 접합 기판(110)으로 했다. 그리고, 공정(d)에서는, 접합 기판(110)을 꺼내어, 압전 기판(120)의 두께가 20 ㎛가 될 때까지 그 표면을 연삭ㆍ연마하여, 압전 기판(20)으로 했다. 이렇게 해서 복합 기판(10)을 제조했다.
그 후, 이 복합 기판(10)의 압전 기판(20) 상에 200쌍의 IDT 전극(42, 44)과 반사 전극(46)을 패터닝하고, 다이싱에 의해 잘라내어 하나하나의 1 포트 SAW 공진자(40)를 얻었다. 실시예 2의 1 포트 SAW 공진자(40)에 관해, 주파수 특성을 측정했다. 스퓨리어스의 진폭의 피크값을 비교한 바, 비교예 1에 비교해서 스퓨리어스의 진폭의 피크값이 2.5 dB 이상 작은 값으로 억제되어 있었다.
[비교예 2]
실시예 2의 방법으로, 레지스트막(86) 및 금속막[마스크(80)]의 패턴의 폭을 조정하여, 부분 평탄화 요철면의 면적에서 차지하는 평탄부(25)의 면적의 비율이 10%인 복합 기판을 제작하고자 했다. 그러나, 접합 강도가 약하여, 연마중에 압전 기판(120)과 지지 기판(30)의 박리가 생겼다. 실시예 2와 비교예 2의 비교로부터, 압전 기판과 지지 기판의 접합력을 충분한 것으로 하기 위해서는, 부분 평탄화 요철면의 면적에서 차지하는 평탄부(25)의 면적의 비율을 10% 초과로 하는 것이 바람직하며, 예컨대 20% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 30% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다고 고려된다.
[실시예 3]
실시예 2의 방법으로, 레지스트막(86) 및 금속막[마스크(80)]의 패턴의 폭을 조정하여, 부분 평탄화 요철면의 면적에서 차지하는 평탄부(25)의 면적의 비율이 90%인 복합 기판을 제작하고, 실시예 3으로 했다. 실시예 3의 복합 기판으로부터, 실시예 1, 2와 마찬가지로 1 포트 SAW 공진자를 제작하여, 주파수 특성을 측정했다. 이 실시예 3의 1 포트 SAW 공진자는, 비교예 1과 비교하면 스퓨리어스의 진폭의 피크값은 0.1 dB 작은 값으로 억제되어 있었다. 그러나, 실시예 1, 2와 비교하면 스퓨리어스의 진폭의 피크값의 억제 효과는 근소했다. 실시예 1~3의 비교로부터, 벌크파를 충분히 억제하기 위해서는, 부분 평탄화 요철면의 면적에서 차지하는 평탄부(25)의 면적의 비율을 90% 미만으로 하는 것이 바람직하고, 예컨대 80% 이하로 하는 것이 바람직하다고 고려된다.
본 출원은, 2012년 8월 17일에 출원된 일본 특허 출원 제2012-181006호를 우선권 주장의 기초로 하고 있고, 그 내용 전부가 본 명세서에 인용되어 있다.
산업상 이용가능성
본 발명은, 공진자나 필터, 컨볼버 등의 탄성 표면파 디바이스에 이용 가능하다.
10 : 복합 기판 12 : 공간
20, 120 : 압전 기판 21, 121 : 접합면
23, 23a, 123 : 볼록부 25 : 평탄부
26, 26a : 오목부 30 : 지지 기판
31 : 접합면 40 : 1 포트 SAW 공진자
42, 44 : IDT 전극 46 : 반사 전극
50 : 세라믹스 기판 52, 54 : 패드
56, 58 : 금볼 60 : 수지
62, 64 : 전극 70 : 프린트 배선판
72, 74 : 패드 76, 78 : 땜납
80 : 마스크 82, 182 : 제1층
84, 184 : 제2층 86, 186 : 레지스트막
110 : 접합 기판

Claims (11)

  1. 압전 기판과,
    상기 압전 기판과 직접 접합된 지지 기판
    을 구비한 복합 기판으로서,
    상기 압전 기판의 접합면 및 상기 지지 기판의 접합면 중의 적어도 하나는, 부분 평탄화 요철면이고, 이 부분 평탄화 요철면은, 복수의 볼록부의 선단에 평탄부를 갖는 것이며, 이 평탄부에서 상기 직접 접합되어 있는 것인 복합 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부분 평탄화 요철면은, 상기 평탄부의 산술 평균 거칠기 Ra가 1 ㎚ 이하이고, 상기 평탄부 이외의 부분의 산술 평균 거칠기 Ra가 10 ㎚ 이상인 것인 복합 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부분 평탄화 요철면의 면적에서 차지하는 평탄부의 면적의 비율은 30% 이상 80% 이하인 것인 복합 기판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 복합 기판과,
    상기 압전 기판 상에 형성되고, 탄성 표면파를 여진(勵振)할 수 있는 전극
    을 구비한 탄성 표면파 디바이스.
  5. 압전 기판과 지지 기판을 준비하고, 양 기판을 접합면에서 직접 접합함으로써 복합 기판을 제조하는 방법으로서,
    (a) 상기 압전 기판과 상기 지지 기판을 준비하는 공정과,
    (b) 상기 압전 기판의 상기 접합면과 상기 지지 기판의 상기 접합면 중의 적어도 하나를, 복수의 볼록부의 선단에 평탄부를 갖는 부분 평탄화 요철면으로 만드는 공정과,
    (c) 상기 압전 기판의 접합면과 상기 지지 기판의 접합면을 직접 접합하는 공정
    을 포함하는 복합 기판의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 부분 평탄화 요철면은, 상기 평탄부의 산술 평균 거칠기 Ra가 1 ㎚ 이하이고, 상기 평탄부 이외의 부분의 산술 평균 거칠기 Ra가 10 ㎚ 이상인 것인 복합 기판의 제조방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 부분 평탄화 요철면의 면적에서 차지하는 평탄부의 면적의 비율은 30% 이상 80% 이하인 것인 복합 기판의 제조방법.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정(a)에서는, 상기 압전 기판과 상기 지지 기판을 준비함에 있어서, 상기 압전 기판 및 상기 지지 기판 중의 적어도 하나는, 상기 접합면으로서 요철면을 갖는 것을 준비하고,
    상기 공정(b)에서는, 상기 요철면을 연마함으로써, 그 요철면을 상기 부분 평탄화 요철면으로 하는 것인 복합 기판의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 공정(a)에서는, 상기 압전 기판 및 상기 지지 기판 중의 적어도 하나의 기판의 표면을 거칠게 함으로써, 상기 접합면으로서 요철면을 갖는 기판을 준비하는 것인 복합 기판의 제조방법.
  10. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정(a)에서는, 상기 압전 기판과 상기 지지 기판을 준비함에 있어서, 상기 압전 기판 및 상기 지지 기판 중의 적어도 하나는, 상기 접합면으로서 경면을 갖는 것을 준비하고,
    상기 공정(b)에서는, 적어도 하나의 상기 경면을 거칠게 함으로써, 그 경면을 상기 부분 평탄화 요철면으로 하는 것인 복합 기판의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 공정(a)에서는, 상기 압전 기판 및 상기 지지 기판 중의 적어도 하나의 기판의 표면을 연마함으로써, 상기 접합면으로서 경면을 갖는 기판을 준비하는 것인 복합 기판의 제조방법.
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