KR20230124709A - 복합 기판, 탄성 표면파 소자 및 복합 기판의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
탄성파의 에너지를 압전층에 가두면서, 내구성이 우수한 복합 기판을 제공한다. 본 발명의 실시형태에 의한 복합 기판은, 압전층과, 상기 압전층의 이면측에 배치되며, 산화규소를 포함하는 저임피던스층 및 고임피던스층을 포함하는 반사층을 갖고, 상기 압전층의 이면측의 단부에 개질층이 형성되며, 상기 저임피던스층의 밀도는 2.15 g/㎤ 이상이다.
Description
본 발명은 복합 기판, 탄성 표면파 소자 및 복합 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
휴대 전화 등의 통신 기기에는, 임의의 주파수의 전기 신호를 취출하기 위해서, 예컨대, 탄성 표면파를 이용한 필터(SAW 필터)가 이용되고 있다. 이 SAW 필터는, 압전층을 갖는 복합 기판 상에 전극 등이 형성된 구조를 갖는다(예컨대, 특허문헌 1을 참조).
그런데, 최근, 정보 통신 기기의 분야에서는, 고주파수대에서의 통신에 대한 대응이 요구되고 있고, 상기 SAW 필터에서는, 상기 압전층으로부터, 탄성파의 누설이 발생하는 경우가 있다. 한편, 상기 복합 기판에는, 내구성(예컨대, 가공 시의 내구성)도 요구되고 있다.
본 발명의 주된 목적은, 탄성파의 에너지를 압전층에 가두면서, 내구성이 우수한 복합 기판을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시형태에 의한 복합 기판은, 압전층과, 상기 압전층의 이면측에 배치되며, 산화규소를 포함하는 저임피던스층 및 고임피던스층을 포함하는 반사층을 갖고, 상기 압전층의 이면측의 단부에 개질층이 형성되며, 상기 저임피던스층의 밀도는 2.15 g/㎤ 이상이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 개질층의 두께는 0.3 ㎚ 이상이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 개질층의 두께는 4.5 ㎚ 이하이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 개질층은 비정질체를 포함한다.
하나의 실시형태에서는, 상기 개질층의 규소 원자의 함유량은 10 atom% 미만이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 고임피던스층은, 산화하프늄, 산화탄탈, 산화지르코늄 및 산화알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함한다.
하나의 실시형태에서는, 상기 고임피던스층 및 상기 저임피던스층의 두께는, 각각 0.01 ㎛∼1 ㎛이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 반사층에 있어서, 상기 고임피던스층과 상기 저임피던스층은 교대로 적층되어 있다.
하나의 실시형태에서는, 상기 복합 기판은, 상기 반사층의 이면측에 배치되는 지지 기판을 갖는다.
하나의 실시형태에서는, 상기 복합 기판은, 상기 반사층과 상기 지지 기판 사이에 배치되는 접합층을 갖는다.
본 발명의 다른 실시형태에 의한 탄성 표면파 소자는, 상기 복합 기판을 포함한다.
본 발명의 다른 국면에 의하면, 복합 기판의 제조 방법이 제공된다. 이 복합 기판의 제조 방법은, 서로 대향하는 제1 주면(主面) 및 제2 주면을 갖는 압전 기판의 상기 제1 주면측의 단부에 개질층을 형성하는 것, 상기 압전 기판의 제1 주면측에, 산화규소를 포함하고, 밀도가 2.15 g/㎤ 이상인 저임피던스층을 성막(成膜)하는 것, 및 상기 저임피던스층이 성막된 상기 압전 기판의 제1 주면측에 고임피던스층을 성막하는 것을 포함한다.
하나의 실시형태에서는, 상기 개질층의 두께는 0.3 ㎚ 이상이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 개질층의 두께는 4.5 ㎚ 이하이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 제조 방법은, 상기 저임피던스층 및 상기 고임피던스층이 성막된 상기 압전 기판의 제2 주면측의 표면을 연마하는 것을 더 포함한다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 압전층(압전 기판)과 소정의 밀도를 갖는 저임피던스층을 포함하는 반사층을 갖고, 압전층(압전 기판)의 단부에 개질층이 형성됨으로써, 탄성파의 에너지를 압전층에 가두면서, 내구성이 우수한 복합 기판을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 복합 기판의 개략의 구성을 도시한 모식적인 단면도이다.
도 2a는 하나의 실시형태에 따른 복합 기판의 제조 공정예를 도시한 도면이다.
도 2b는 도 2a에 이어지는 도면이다.
도 2c는 도 2b에 이어지는 도면이다.
도 2d는 도 2c에 이어지는 도면이다.
도 2e는 도 2d에 이어지는 도면이다.
도 3은 실시예 2의 복합 기판(제1 산화규소층)의 단면 TEM상(像)이다.
도 4는 비교예 5의 복합 기판(제1 산화규소층)의 단면 TEM상이다.
도 2a는 하나의 실시형태에 따른 복합 기판의 제조 공정예를 도시한 도면이다.
도 2b는 도 2a에 이어지는 도면이다.
도 2c는 도 2b에 이어지는 도면이다.
도 2d는 도 2c에 이어지는 도면이다.
도 2e는 도 2d에 이어지는 도면이다.
도 3은 실시예 2의 복합 기판(제1 산화규소층)의 단면 TEM상(像)이다.
도 4는 비교예 5의 복합 기판(제1 산화규소층)의 단면 TEM상이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명하지만, 본 발명은 이들 실시형태에는 한정되지 않는다.
A. 복합 기판
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 복합 기판의 개략의 구성을 도시한 모식적인 단면도이다. 복합 기판(100)은, 압전층(10), 반사층(20) 및 지지 기판(30)을 이 순서로 갖는다. 압전층(10)의 반사층(20)이 배치되는 측의 단부에는, 개질층(14)이 형성된다. 이러한 층이 형성되어 있음으로써, 내구성이 우수한 복합 기판을 얻을 수 있다. 반사층(20)은, 상대적으로 음향 임피던스가 높은 고임피던스층과 상대적으로 음향 임피던스가 낮은 저임피던스층을 포함한다. 반사층(20)은, 복수의 임피던스층의 적층체이며, 예컨대, 저임피던스층과 고임피던스층은 교대로 적층되어 있다. 도시예에서는, 반사층(20)은, 압전층(10)측으로부터, 저임피던스층(21), 고임피던스층(22), 저임피던스층(23), 고임피던스층(24), 저임피던스층(25), 고임피던스층(26), 저임피던스층(27) 및 고임피던스층(28)을, 이 순서로 갖는다. 반사층(20)의 각 층 중, 저임피던스층(21)이, 가장 압전층(10)측에 배치되어 있다. 이러한 적층 구조의 반사층(20)을 배치시킴으로써, 탄성파의 에너지를 압전층(10)측에 효과적으로 가둘 수 있다. 또한, 가장 압전층(10)측에 배치되어 있는 저임피던스층을, 제1 저임피던스층이라고 칭하는 경우가 있다.
도시예에서는, 반사층(20)은 4층의 고임피던스층과 4층의 저임피던스층의 합계 8층의 적층체이지만, 반사층에 포함되는 임피던스층의 수는 이것에 한정되지 않는다. 구체적으로는, 반사층은, 음향 임피던스가 상이한 고임피던스층 및 저임피던스층을 각각 적어도 1층씩 포함하고 있으면 된다. 바람직하게는, 반사층은, 4층 이상의 다층 구조를 갖는다.
도시하지 않으나, 복합 기판(100)은, 임의의 층을 더 갖고 있어도 좋다. 이러한 층의 종류·기능, 수, 조합, 배치 등은, 목적에 따라 적절히 설정될 수 있다. 예컨대, 복합 기판(100)은, 반사층(20)과 지지 기판(30) 사이에 배치되는 접합층을 갖고 있어도 좋다.
복합 기판(100)은, 임의의 적절한 형상으로 제조될 수 있다. 하나의 실시형태에서는, 이른바, 웨이퍼의 형태로 제조될 수 있다. 복합 기판(100)의 사이즈는, 목적에 따라 적절히 설정될 수 있다. 예컨대, 웨이퍼의 직경은, 50 ㎜∼150 ㎜이다.
A-1. 압전층
상기 압전층을 구성하는 재료로서는, 임의의 적절한 압전성 재료가 이용될 수 있다. 압전성 재료로서는, 바람직하게는, LiAO3의 조성을 갖는 단결정이 이용된다. 여기서, A는, 니오브 및 탄탈로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소이다. 구체적으로는, LiAO3는, 니오브산리튬(LiNbO3)이어도 좋고, 탄탈산리튬(LiTaO3)이어도 좋으며, 니오브산리튬-탄탈산리튬 고용체여도 좋다.
압전성 재료가 탄탈산리튬인 경우, 압전층으로서, 전파 손실을 작게 하는 관점에서, 탄성 표면파의 전파 방향인 X축을 중심으로, 그 법선 방향이 Y축으로부터 Z축으로 123°∼133°(예컨대 128°) 회전한 방향의 것을 이용하는 것이 바람직하다. 압전성 재료가 니오브산리튬인 경우, 압전층으로서, 전파 손실을 작게 하는 관점에서, 탄성 표면파의 전파 방향인 X축을 중심으로, 그 법선 방향이 Y축으로부터 Z축으로 96°∼114°(예컨대 110°) 회전한 방향의 것을 이용하는 것이 바람직하다.
압전층의 두께는, 예컨대 0.2 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하이다.
상기 개질층은, 예컨대, 비정질체로 구성되고, 상기 압전층을 구성하는 원소를 포함한다. 구체예로서, 압전층이 탄탈산리튬으로 구성되는 경우, 개질층은 탄탈(Ta) 및 산소(O)를 포함한다. 하나의 실시형태에서는, 개질층의 Ta, O, Si 및 Ar의 합계를 100 atom%로 했을 때의 규소 원자(Si)의 함유량은, 10 atom% 미만이어도 좋고, 5 atom% 이하여도 좋다. 개질층의 조성은, 에너지 분산형 X선 분석(EDX)에 의해 구할 수 있다.
상기 개질층의 두께는, 예컨대 0.3 ㎚ 이상이고, 바람직하게는 0.5 ㎚ 이상이다. 한편, 개질층의 두께는, 예컨대 4.5 ㎚ 이하이고, 바람직하게는 4 ㎚ 이하이다. 이러한 두께에 의하면, 보다 높은 Q값을 달성할 수 있다.
A-2. 반사층
전술한 바와 같이, 반사층은, 음향 임피던스가 상이한 고임피던스층과 저임피던스층을 포함한다. 고임피던스층의 음향 임피던스는, 저임피던스층의 음향 임피던스보다 상대적으로 높다. 구체적으로는, 고임피던스층을 구성하는 재료의 음향 임피던스는, 저임피던스층을 구성하는 재료의 음향 임피던스보다 높다.
반사층에 포함되는 복수의 고임피던스층은, 각각이 동일한 구성(예컨대, 재료, 두께)이어도 좋고, 서로가 상이한 구성이어도 좋다. 마찬가지로, 반사층에 포함되는 복수의 저임피던스층은, 각각이 동일한 구성(예컨대, 재료, 두께, 밀도)이어도 좋고, 서로가 상이한 구성이어도 좋다.
고임피던스층을 구성하는 재료로서는, 예컨대, 산화하프늄, 산화탄탈, 산화지르코늄, 산화알루미늄을 들 수 있다. 이들 중에서도, 산화하프늄이 바람직하게 이용된다. 산화하프늄을 이용함으로써, 탄성파의 에너지를 압전층측에 보다 효과적으로 가둘 수 있다.
고임피던스층의 두께는, 예컨대 0.01 ㎛∼1 ㎛이고, 바람직하게는 20 ㎚∼500 ㎚이며, 보다 바람직하게는 100 ㎚∼300 ㎚이다.
상기 저임피던스층을 구성하는 재료로서는, 대표적으로는, 산화규소를 들 수 있다. 하나의 실시형태에서는, 저임피던스층에 포함되는 산화규소의 함유 비율은, 예컨대 97 중량% 이상이다. 저임피던스층에 포함되는 규소 원자에 대한 산소 원자의 비율(O/Si)은, 예컨대 1.85 이상 2.05 이하이다. 저임피던스층의 조성은, 러더포드 후방 산란 분석법(RBS)에 의해 확인할 수 있다. 또한, 분석 시에는, 별도로, 적절한 기판에, 동 조건으로 저임피던스층을 성막하여 얻은 시료가 이용될 수 있다.
저임피던스층의 두께는, 예컨대 0.01 ㎛∼1 ㎛이고, 바람직하게는 20 ㎚∼500 ㎚이며, 보다 바람직하게는 100 ㎚∼300 ㎚이다.
저임피던스층의 밀도는, 2.15 g/㎤ 이상이다. 저임피던스층이 이러한 밀도를 가짐으로써, 탄성파의 에너지를 압전층측에 보다 효과적으로 가둘 수 있다. 구체적으로는, 이러한 밀도의 저임피던스층은 치밀한 막이며, 공극(나노포어) 등의 구조상의 결함의 발생이 억제될 수 있다. 그 결과, 우수한 반사층을 얻을 수 있고, 높은 Q값을 달성할 수 있다. 덧붙여, 개질층과의 조합에 있어서도, 높은 Q값을 확보할 수 있다. 또한, 저임피던스층이 이러한 밀도를 가짐으로써, 압전층과의 밀착성의 향상에 기여할 수 있다. 구체적으로는, 치밀한 제1 저임피던스층의 성막에 있어서, 인접하는 층(기판)에 개질층이 형성되기 쉽고, 내구성이 우수한 복합 기판을 얻을 수 있다. 일반적으로, 탄성파의 에너지를 압전층측에 효과적으로 가두는 관점에서, 저밀도이며 체적 탄성률이 낮은 저임피던스층을 형성하는 것이 바람직하다고 생각되고 있으나, 상기 밀도의 저임피던스층과 개질층의 조합에 의해, 높은 Q값과 우수한 내구성을 동시에 달성할 수 있는 것은, 예기하지 못한 우수한 효과이다.
저임피던스층의 밀도는, 2.2 g/㎤ 이상이어도 좋고, 2.25 g/㎤ 이상이어도 좋으며, 2.3 g/㎤ 이상이어도 좋다. 이러한 밀도를 가짐으로써, 내열성이 우수한 복합 기판을 얻을 수 있다. 예컨대, 200℃ 이상의 열이 가해지는 가공을 복합 기판에 실시한 경우에 있어서도, 복합 기판 내에 박리(구체적으로는, 반사층 내에서의 박리)가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이러한 박리의 원인으로서는, 가열에 의해 임피던스층 내(대표적으로는, 상기 공극 내)에 받아들여진 수분의 움직임이 활발해지는 것이 생각된다. 또한, 저임피던스층의 밀도는, 예컨대 2.5 g/㎤ 이하이다.
반사층에 포함되는 적어도 하나의 저임피던스층(예컨대, 제1 저임피던스층)이 상기 밀도를 만족하면 되지만, 반사층에 포함되는 모든 저임피던스층이 상기 밀도를 만족하는 것이 바람직하다.
임피던스층의 밀도는, X선 반사율법(XRR)에 의해 구할 수 있다.
상기 임피던스층은, 임의의 적절한 방법에 의해 성막될 수 있다. 예컨대, 스퍼터링, 이온 빔 어시스트 증착(IAD) 등의 물리 증착, 화학 증착, 원자층 퇴적(ALD)법에 의해 성막될 수 있다. 바람직하게는, IAD가 채용된다. IAD를 채용함으로써, 치밀한 임피던스층이 성막되어, 상기 밀도를 양호하게 달성할 수 있다. 또한, 제1 저임피던스층의 성막 시에, 인접하는 층(기판)에 개질층을 양호하게 형성할 수 있다. 예컨대, 원하는 두께를 갖는 개질층을 형성할 수 있다.
A-3. 지지 기판
지지 기판(30)으로서는, 임의의 적절한 기판이 이용될 수 있다. 지지 기판은, 단결정체로 구성되어도 좋고, 다결정체로 구성되어도 좋다. 지지 기판을 구성하는 재료로서는, 바람직하게는, 실리콘, 사이알론, 사파이어, 코디어라이트, 멀라이트, 유리, 석영, 수정 및 알루미나로 이루어지는 군에서 선택된다.
상기 실리콘은, 단결정 실리콘이어도 좋고, 다결정 실리콘이어도 좋으며, 고저항 실리콘이어도 좋다.
대표적으로는, 상기 사이알론은, 질화규소와 알루미나의 혼합물을 소결하여 얻어지는 세라믹스이고, 예컨대, Si6-wAlwOwN8-w로 나타나는 조성을 갖는다. 구체적으로는, 사이알론은, 질화규소 중에 알루미나가 혼합된 조성을 갖고 있고, 식 중의 w는 알루미나의 혼합 비율을 나타내고 있다. w는, 바람직하게는 0.5 이상 4.0 이하이다.
대표적으로는, 상기 사파이어는 Al2O3의 조성을 갖는 단결정체이고, 상기 알루미나는 Al2O3의 조성을 갖는 다결정체이다. 알루미나는, 바람직하게는 투광성 알루미나이다.
대표적으로는, 상기 코디어라이트는, 2MgO·2Al2O3·5SiO2의 조성을 갖는 세라믹스이고, 상기 멀라이트는, 3Al2O3·2SiO2∼2Al2O3·SiO2의 범위의 조성을 갖는 세라믹스이다.
지지 기판을 구성하는 재료의 열팽창 계수는, 상기 압전층을 구성하는 재료의 열팽창 계수보다 작은 것이 바람직하다. 이러한 지지 기판에 의하면, 온도가 변화했을 때의 압전층의 형상·사이즈의 변화를 억제하여, 예컨대, 얻어지는 탄성 표면파 소자의 주파수 특성의 변화를 억제할 수 있다.
지지 기판의 두께로서는, 임의의 적절한 두께가 채용될 수 있다. 지지 기판의 두께는, 예컨대 100 ㎛∼1000 ㎛이다.
A-4. 접합층
전술한 바와 같이, 복합 기판은, 접합층을 가질 수 있다. 접합층을 구성하는 재료로서는, 예컨대, 규소 산화물, 실리콘, 산화탄탈, 산화니오브, 산화알루미늄, 산화티탄, 산화하프늄을 들 수 있다. 접합층의 두께는, 예컨대 0.005 ㎛∼1 ㎛이다.
접합층은, 임의의 적절한 방법에 의해 성막될 수 있다. 구체적으로는, 상기 임피던스층의 성막 방법과 동일한 방법에 의해 성막될 수 있다.
A-5. 제조 방법
본 발명의 하나의 실시형태에 따른 복합 기판의 제조 방법은, 서로 대향하는 제1 주면 및 제2 주면을 갖는 압전 기판의 제1 주면측의 단부에 개질층을 형성하는 것, 압전 기판의 제1 주면측에, 산화규소를 포함하는 저임피던스층을 성막하는 것, 및 저임피던스층이 성막된 압전 기판의 제1 주면측에 고임피던스층을 성막하는 것을 포함한다.
구체적으로는, 상기 복합 기판은, 압전 기판에 상기 개질층을 형성하고, 상기 반사층을 구성하는 임피던스층을 순차 성막하며, 반사층이 형성된 압전 기판과 상기 지지 기판을 직접 접합함으로써 얻을 수 있다. 압전 기판의 두께는, 예컨대 200 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하이다.
도 2a 내지 도 2e는 하나의 실시형태에 따른 복합 기판의 제조 공정예를 도시한 도면이다. 도 2a는 서로 대향하는 제1 주면 및 제2 주면을 갖는 압전 기판(12)의 제1 주면측의 단부(상단부)에 개질층(14)을 형성하고, 개질층(14) 상에 제1 저임피던스층(21)의 성막이 완료된 상태를 도시하고 있다. 개질층(14)은, 바람직하게는, 압전 기판(12)의 상단부를 개질함으로써 형성되는 층이다. 이러한 개질층은, 예컨대, 압전 기판(12)에, 제1 저임피던스층(21)의 성막 재료에 에너지(예컨대, 이온 에너지)를 부여하면서 성막 재료를 증착시킴으로써, 형성된다. 구체적으로는, 제1 저임피던스층(21)의 성막 시에, 압전 기판(12)의 상단부에 제1 저임피던스층(21)을 구성하는 원자가 쏘여져, 개질층(14)이 형성될 수 있다.
저임피던스층(21)의 성막 후, 저임피던스층(21) 상에 임피던스층(22∼28)이 순차 성막되어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 반사층(20)이 형성된다. 각 임피던스층(21∼28)은, 동일한 방법·조건에 의해 성막해도 좋고, 상이한 방법·조건에 의해 성막해도 좋다.
도 2c는 반사층(20) 상에 접합층(40)이 성막된 상태를 도시하고, 도 2d는 반사층(20) 및 접합층(40)이 성막된 압전 기판(12)과 지지 기판(30)을 직접 접합하는 공정을 도시하고 있다. 직접 접합 시에, 접합면은 임의의 적절한 활성화 처리에 의해 활성화되어 있는 것이 바람직하다. 예컨대, 접합층(40)의 표면(40a)을 활성화하고, 지지 기판(30)의 표면(30a)을 활성화한 후, 접합층(40)의 활성화면과 지지 기판(30)의 활성화면을 접촉시켜, 가압함으로써 직접 접합한다. 이렇게 해서, 도 2e에 도시된 복합 기판(110)을 얻는다.
얻어진 복합 기판(110)의 압전 기판(12)의 제2 주면측의 표면(하면)(12a)은, 대표적으로는, 상기 원하는 두께의 압전층이 되도록, 연삭, 연마 등의 가공이 실시된다. 개질층(14)이 형성되어 있음으로써, 복합 기판(110)은 내구성이 우수할 수 있다. 예컨대, 연삭, 연마 등의 가공 시의 내구성이 우수할 수 있다. 구체적으로는, 연삭, 연마 등의 가공에 의해, 복합 기판에 박리[구체적으로는, 압전 기판(12)과 저임피던스층(21)의 경계 부근에서의 박리]가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 박리가 없는, 품질이 우수한 복합 기판을 얻을 수 있다.
바람직하게는, 각 층(구체적으로는, 압전층, 압전 기판, 반사층, 지지 기판, 접합층)의 표면은, 평탄면으로 되어 있다. 구체적으로는, 각 층의 표면의 산술 평균 거칠기 Ra는, 바람직하게는 1 ㎚ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.3 ㎚ 이하이다. 각 층의 표면을 평탄화하는 방법으로서는, 예컨대, 경면 연마, 랩(lap) 연마, 화학 기계 연마 가공(CMP)을 들 수 있다.
상기 성막, 접합 시에, 예컨대, 연마제의 잔사, 가공 변질층 등의 제거를 위해서, 각 층의 표면을 세정하는 것이 바람직하다. 세정 방법으로서는, 예컨대, 웨트 세정, 드라이 세정, 스크럽 세정을 들 수 있다. 이들 중에서도, 간편하고 또한 효율적으로 세정할 수 있는 점에서, 스크럽 세정이 바람직하다. 스크럽 세정의 구체예로서는, 세정제(예컨대, 라이온사 제조, 선워시 시리즈)를 이용한 후에, 용제[예컨대, 아세톤과 이소프로필알코올(IPA)의 혼합 용액]를 이용하여 스크럽 세정기로 세정하는 방법을 들 수 있다.
상기 활성화 처리는, 대표적으로는, 중성화 빔을 조사함으로써 행한다. 바람직하게는, 일본 특허 공개 제2014-086400호 공보에 기재된 장치와 같은 장치를 사용하여 중성화 빔을 발생시키고, 이 빔을 조사함으로써 활성화 처리를 행한다. 구체적으로는, 빔원으로서, 새들 필드형의 고속 원자 빔원을 사용하고, 챔버에 아르곤, 질소 등의 불활성 가스를 도입하며, 직류 전원으로부터 전극에 고전압을 인가한다. 이에 의해, 전극(정극)과 케이스(부극) 사이에 발생하는 새들 필드형의 전계에 의해, 전자가 운동하여, 불활성 가스에 의한 원자와 이온의 빔이 생성된다. 그리드에 도달한 빔 중, 이온 빔은 그리드에서 중화되기 때문에, 중성 원자의 빔이 고속 원자 빔원으로부터 출사된다. 빔 조사에 의한 활성화 처리 시의 전압은 0.5 ㎸∼2.0 ㎸로 하는 것이 바람직하고, 빔 조사에 의한 활성화 처리 시의 전류는 50 ㎃∼200 ㎃로 하는 것이 바람직하다.
상기 접합면의 접촉 및 가압은, 진공 분위기에서 행하는 것이 바람직하다. 이때의 온도는, 대표적으로는, 상온이다. 구체적으로는, 20℃ 이상 40℃ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 25℃ 이상 30℃ 이하이다. 가하는 압력은, 바람직하게는 100 N∼20000 N이다.
B. 탄성 표면파 소자
본 발명에 따른 탄성 표면파 소자는, 상기 복합 기판을 포함한다. 상기 복합 기판에 의하면, 높은 Q값을 달성할 수 있다. 또한, 상기 복합 기판은 내구성이 우수하기 때문에, 예컨대, 상기 복합 기판에, 전극 등의 형성, 절단 등의 가공을 실시하여 얻어지는 탄성 표면파 소자는, 박리, 균열 등의 발생이 억제되어, 품질이 우수할 수 있다. 이러한 탄성 표면파 소자는, SAW 필터로서 휴대 전화 등의 통신 기기에 적합하게 이용된다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것이 아니다.
[실시예 1]
오리엔테이션 플랫(OF)부를 갖고, 직경 4인치이며 두께 250 ㎛의 탄탈산리튬(LT) 기판[탄성 표면파(SAW)의 전파 방향을 X로 하고, 절단각이 회전 Y 커트판인 128° Y 커트 X 전파의 LT 기판]을 준비하였다. 이 LT 기판의 표면을, 산술 평균 거칠기 Ra가 0.3 ㎚가 되도록 경면 연마하였다. 여기서, 산술 평균 거칠기 Ra는, 원자간력 현미경(AFM)에 의해 10 ㎛×10 ㎛의 시야에서 측정한 값이다.
계속해서, LT 기판의 연마면에, 제1 산화규소층(두께: 150 ㎚)을 IAD법에 의해 성막하였다. 구체적으로는, 진공도 2×10-2 ㎩하에서, 용해 석영에 전자 빔을 조사하고, 산소 및 아르곤 가스의 유통하(유량비: 산소/아르곤=2.0), 성막 레이트 1 ㎚/초로, 성막하였다. 그 후, 산화하프늄층(두께: 200 ㎚) 및 산화규소층(두께: 150 ㎚)을 순차 성막하였다. 구체적으로는, 진공도 2×10-2 ㎩하에서, 산화하프늄 타겟 혹은 산화규소 타겟에 전자 빔을 조사하고, 산소 및 아르곤 가스의 유통하(유량비: 산소/아르곤=2.2), 성막 레이트는 0.5 ㎚/초로, 성막하였다. 이렇게 해서, 도 1에 도시된 바와 같은 반사층을 형성하였다.
계속해서, 반사층 상에, 규소 산화물층(두께: 80 ㎚∼190 ㎚, 산술 평균 거칠기 Ra: 0.2 ㎚∼0.6 ㎚)을 성막하였다. 구체적으로는, 직류 스퍼터링법으로, 붕소 도핑의 Si 타겟을 이용하여 성막하였다. 또한, 산소원으로서 산소 가스를 도입하였다. 이때, 산소 가스 도입량을 조절함으로써, 챔버 내의 분위기의 전압(全壓)과 산소 분압을 조절하였다. 그 후, 규소 산화물층의 표면에 화학 기계 연마 가공(CMP)을 실시하여, 접합층(두께: 50 ㎚, 산술 평균 거칠기 Ra: 0.08 ㎚∼0.4 ㎚)을 형성하였다.
OF부를 갖고, 직경 4인치이며 두께 500 ㎛의 실리콘을 포함하는 지지 기판을 준비하였다. 이 지지 기판의 표면은, 화학 기계 연마 가공(CMP)이 실시되어 있고, 산술 평균 거칠기 Ra는 0.2 ㎚이다.
계속해서, LT 기판과 지지 기판을 직접 접합하였다. 구체적으로는, LT 기판의 표면(접합층측) 및 지지 기판의 표면을 세정한 후, 양 기판을 진공 챔버에 투입하여 10-6 ㎩대까지 진공화한 후, 양 기판의 표면에 고속 원자 빔(가속 전압 1 ㎸, Ar 유량 27 sccm)을 120초간 조사하였다. 조사 후, 양 기판의 빔 조사면을 중첩시키고, 10000 N으로 2분간 가압하여 양 기판을 접합하였다. 그 후, 얻어진 접합체를 100℃에서 20시간 가열하였다.
계속해서, 상기 접합체(복합 기판)의 LT 기판의 이면을, 당초의 250 ㎛로부터 0.5 ㎛가 되도록 연삭 및 연마하여, 두께 0.5 ㎛의 압전층을 갖는 복합 기판을 얻었다.
[실시예 2∼6 및 비교예 1∼5]
IAD법에 의한 제1 산화규소층(두께: 150 ㎚)의 성막 조건을 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 복합 기판을 얻었다.
<평가>
얻어진 복합 기판에 대해 하기의 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 1에 정리한다.
1. 개질층의 확인
전계 방출형 투과형 전자 현미경(JEOL사 제조의 「JEM-F200」)에 의한 관찰(TEM 관찰)에 의해, LT 기판의 개질층의 형성의 유무를 확인하였다. TEM 관찰용의 시료는 FIB법에 의해 제작하고, TEM 관찰의 가속 전압은 200 ㎸, 배율은 540만배로 하였다. 일례로서, 실시예 2의 복합 기판(제1 산화규소층)의 단면 TEM상을 도 3에, 비교예 5의 복합 기판(제1 산화규소층)의 단면 TEM상을 도 4에 도시한다.
개질층이 관찰된 경우, 그 두께를 측정하였다. 구체적으로는, 얻어진 TEM 화상에 있어서, LT 기판의 결정 구조를 확인할 수 있는 개소로부터, 산화규소층의 색감(톤)과 개질층의 색감의 중간의 색감의 개소까지를 개질층으로 하여, 그 두께를 측정하였다. 또한, 측정 개소는, 얻어진 TEM 화상 내에서 가장 두께가 두꺼운 개소로 하였다.
2. 밀도의 측정
X선 반사율법(XRR)으로 밀도를 구하였다.
전자동 다목적 X선 회절 장치(리가쿠사 제조의 「SmartLab」)를 이용하여, 입사 X선 파장 0.15418 ㎚(CuKα선), X선 출력 45 ㎸, 200 ㎃, 측정 범위(시료 표면과의 이루는 각) 0.0°∼4.0°, 측정 스텝 0.01°의 조건으로 해석을 행하였다.
측정 샘플로서는, 별도로, 기판(예컨대, 실리콘 기판, 니오브산리튬 기판, 탄탈산리튬 기판)에, 동 조건으로 산화규소층을 성막한 것을 이용하였다.
얻어진 해석 모델에 있어서, 기판, 개질층, 산화규소층의 3개로 구분하여 해석을 행하여, 산화규소층의 밀도를 구하였다. 또한, 산화규소층의 두께가 두꺼운 경우나, 개질층의 두께의 해석이 곤란한 경우에는, 해석 모델을 기판, 산화규소층의 2개로 구분하여, 측정 프로파일의 임계각으로부터 산화규소층의 밀도를 구하였다.
3. Q값의 측정
복합 기판의 압전층 표면에 빗형 전극을 형성하여 얻어진 탄성 표면파 소자에 대해, 네트워크 애널라이저를 이용하여 주파수 특성을 측정하였다. 얻어진 주파수 특성으로부터 공진 주파수 fr 및 그 반치폭 Δfr을 구하고, fr/Δfr에 의해 Q값을 산출하였다.
4. 내구성
각 실시예 및 비교예에 대해, LT 기판의 이면의 연삭 및 연마 전후에 있어서 현미경 관찰을 행하여, 복합 기판에 박리가 발생하고 있는지의 여부를 확인함으로써, 내구성을 평가하였다.
개질층이 확인되지 않는 비교예 1 및 비교예 5에서, LT 기판의 이면의 절삭 및 연마에 의해 박리가 발생하고 있는 것이 확인되었다. 구체적으로는, LT 기판과 제1 산화규소층의 경계 부근에서(LT 기판에 대한 제1 산화규소층의 성막 초기에서) 박리가 발생하고 있는 것이 확인되었다.
각 실시예에서는, 개질층이 존재하고 있는 상태에서도, 높은 Q값이 얻어지는 것을 알 수 있다.
또한, 에너지 분산형 X선 분석(EDX)에 의해 개질층을 분석한 결과, Ta, O 및 미량의 Ar이 검출되었다.
실시예 2와 동 조건으로 측정용 샘플(LT 기판에 산화규소층을 성막한 것)을 제작하고, 그 개질층의 조성에 관해, 원자 분해능 분석 전자 현미경(JEOL 제조, JEM-ARM200F Dual-X) 및 에너지 분산형 X선 분석 장치(JEOL 제조, JED-2300)를 이용하여, 가속 전압 200 ㎸, beam spot size 약 0.2 ㎚Φ로 하여, STEM-EDX 관찰로 분석을 행하였다. 구체적으로는, 개질층의 두께 방향에서 라인 분석을 행하고, 분석 개소는, 개질층의 두께 방향 중앙으로부터 제1 산화규소층측 및 LT 기판측으로 각각 개질층의 두께의 25%의 두께의 범위 내로 하며, 두께 방향 약 0.2 ㎚ 간격으로 측정한 결과의 평균값을 산출하였다. 그 결과, Ta, O, Si 및 Ar의 합계를 100 atom%로 했을 때의 Si의 함유량은, 7.0 atom% 이하였다.
본 발명의 하나의 실시형태에 따른 복합 기판은, 탄성 표면파 소자에 적합하게 이용될 수 있다.
10: 압전층
14: 개질층
20: 반사층 21: 저임피던스층
22: 고임피던스층 23: 저임피던스층
24: 고임피던스층 25: 저임피던스층
26: 고임피던스층 27: 저임피던스층
28: 고임피던스층 30: 지지 기판
40: 접합층 100: 복합 기판
110: 복합 기판
20: 반사층 21: 저임피던스층
22: 고임피던스층 23: 저임피던스층
24: 고임피던스층 25: 저임피던스층
26: 고임피던스층 27: 저임피던스층
28: 고임피던스층 30: 지지 기판
40: 접합층 100: 복합 기판
110: 복합 기판
Claims (15)
- 복합 기판에 있어서,
압전층과,
상기 압전층의 이면측에 배치되며, 산화규소를 포함하는 저임피던스층 및 고임피던스층을 포함하는 반사층을 갖고,
상기 압전층의 이면측의 단부에 개질층이 형성되며,
상기 저임피던스층의 밀도는 2.15 g/㎤ 이상인 것인 복합 기판. - 제1항에 있어서,
상기 개질층의 두께가 0.3 ㎚ 이상인 것인 복합 기판. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 개질층의 두께가 4.5 ㎚ 이하인 것인 복합 기판. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 개질층은 비정질체를 포함하는 것인 복합 기판. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 개질층의 규소 원자의 함유량이 10 atom% 미만인 것인 복합 기판. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고임피던스층은, 산화하프늄, 산화탄탈, 산화지르코늄 및 산화알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것인 복합 기판. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고임피던스층 및 상기 저임피던스층의 두께가 각각 0.01 ㎛ 내지 1 ㎛인 것인 복합 기판. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반사층에 있어서, 상기 고임피던스층과 상기 저임피던스층이 교대로 적층되어 있는 것인 복합 기판. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반사층의 이면측에 배치되는 지지 기판을 갖는 복합 기판. - 제9항에 있어서,
상기 반사층과 상기 지지 기판 사이에 배치되는 접합층을 갖는 복합 기판. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 복합 기판을 포함하는 탄성 표면파 소자.
- 복합 기판의 제조 방법에 있어서,
서로 대향하는 제1 주면(主面) 및 제2 주면을 갖는 압전 기판의 상기 제1 주면측의 단부에 개질층을 형성하는 단계,
상기 압전 기판의 제1 주면측에, 산화규소를 포함하고, 밀도가 2.15 g/㎤ 이상인 저임피던스층을 성막(成膜)하는 단계, 및
상기 저임피던스층이 성막된 상기 압전 기판의 제1 주면측에 고임피던스층을 성막하는 단계
를 포함하는, 복합 기판의 제조 방법. - 제12항에 있어서,
상기 개질층의 두께가 0.3 ㎚ 이상인 것인 복합 기판의 제조 방법. - 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 개질층의 두께가 4.5 ㎚ 이하인 것인 복합 기판의 제조 방법. - 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저임피던스층 및 상기 고임피던스층이 성막된 상기 압전 기판의 제2 주면측의 표면을 연마하는 단계를 더 포함하는 복합 기판의 제조 방법.
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020150488A (ja) | 2019-03-15 | 2020-09-17 | 日本電気硝子株式会社 | 複合基板、電子デバイス、複合基板の製造方法及び電子デバイスの製造方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5646583A (en) * | 1996-01-04 | 1997-07-08 | Rockwell International Corporation | Acoustic isolator having a high impedance layer of hafnium oxide |
| JP4657660B2 (ja) * | 2003-09-12 | 2011-03-23 | パナソニック株式会社 | 薄膜バルク音響共振器、その製造方法、フィルタ、複合電子部品および通信機器 |
| JP5051446B2 (ja) * | 2006-12-18 | 2012-10-17 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電振動子の製造方法 |
| JP5648695B2 (ja) * | 2010-12-24 | 2015-01-07 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置及びその製造方法 |
| JP2014086400A (ja) | 2012-10-26 | 2014-05-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高速原子ビーム源およびそれを用いた常温接合装置 |
| JP6549054B2 (ja) * | 2016-02-02 | 2019-07-24 | 信越化学工業株式会社 | 複合基板および複合基板の製造方法 |
| WO2017188342A1 (ja) * | 2016-04-27 | 2017-11-02 | 京セラ株式会社 | 弾性波素子および通信装置 |
| JP6778584B2 (ja) * | 2016-10-31 | 2020-11-04 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイスの製造方法及びウエハの製造方法 |
| JP6809595B2 (ja) * | 2017-02-21 | 2021-01-06 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置 |
| JP2020113954A (ja) * | 2019-01-16 | 2020-07-27 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
| CN110224680A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-09-10 | 电子科技大学 | 一种固态反射型体声波谐振器及其制备方法 |
-
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020150488A (ja) | 2019-03-15 | 2020-09-17 | 日本電気硝子株式会社 | 複合基板、電子デバイス、複合基板の製造方法及び電子デバイスの製造方法 |
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