TWI794492B - 接合體及彈性波元件 - Google Patents

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多井知義
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Abstract

本發明提供一種接合體及彈性波元件，在由鈮酸鋰等構成的壓電性單晶基板4、4A與支持基板1之接合體5、5A中，抑制加熱時之接合體的翹曲。接合體5、5A，具備：壓電性單晶基板4、4A；支持基板1，由多晶陶瓷材料或單晶材料構成；接合層2A，設置於壓電性單晶基板4、4A上，具有Si(1-x) Ox (0.008≦x≦0.408)之組成；以及非晶質層8，設置於支持基板1與接合層2A之間，含有氧原子及氬原子。非晶質層8的中央部之氧原子的濃度，較非晶質層8的周緣部之氧原子的濃度更高。

Description

接合體及彈性波元件
本發明係關於一種接合體及彈性波元件。
在實現高性能之半導體元件的目的下，廣泛使用由高電阻Si/SiO2薄膜/Si薄膜構成的SOI基板。實現SOI基板時，利用電漿活性化。此係因能夠以較低的溫度(400℃)接合之故。以壓電裝置的特性改善為目標，前人提出一種由類似之Si/SiO2薄膜/壓電薄膜構成的複合基板(專利文獻1)。在專利文獻1，藉由離子注入法，將由鈮酸鋰或鉭酸鋰構成的壓電性單晶基板、與設置有氧化矽層的矽基板活性化後，將其等接合。
此外，已知所謂FAB(Fast Atom Beam，快速原子束)方式之直接接合法。此一方法，在常溫對各接合面照射中性原子束而使各接合面活性化，進行直接接合(專利文獻2)。
在專利文獻3，藉由中性原子束，使矽基板之表面與鉭酸鋰基板之表面予以表面活性化後，將各表面接合，藉以沿著矽基板與鉭酸鋰基板之界面，產生包含鉭、矽、氬及氧的非晶質層。
[習知技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開第2016-225537號
專利文獻2：日本特開第2014-086400號
專利文獻3：WO2017/134980A1
彈性波濾波器所使用的鉭酸鋰、鈮酸鋰單晶基板，熱傳導率小。由於伴隨最近的通訊量增大之發送電力的增加、模組化所造成之來自周邊元件的發熱，而使彈性波濾波器處於容易高溫化之環境。此一結果，由壓電性單晶基板構成的彈性波濾波器，無法使用在高性能通訊終端機。
另一方面，藉由FAB(Fast Atom Beam，快速原子束)方式，對壓電性單晶基板之接合面及支持基板之接合面照射中性原子束而使其等活性化，將兩者直接接合之方法中，可使熱往支持基板側逸散，故散熱性較由壓電性單晶基板構成的彈性波濾波器更高。然則，對壓電性單晶基板與支持基板之接合體施加80℃ 程度的高溫，此時有發生翹曲之情形。發明人認為，此係因由於壓電性單晶基板與支持基板之間的熱膨脹差，而使巨大的應力產生在壓電性單晶基板之結晶面的緣故。
本發明之課題在於，在壓電性單晶基板與支持基板之接合體中，可抑制加熱時之接合體的翹曲。
本發明之接合體，具備：壓電性單晶基板；支持基板，由多晶陶瓷材料或單晶材料構成；接合層，設置於該壓電性單晶基板上，具有Si(1-x)Ox(0.008≦x≦0.408)之組成；以及非晶質層，設置於該支持基板與該接合層之間，含有氧原子及氬原子；該接合體之特徵為：非晶質層的中央部之氧原子的濃度，較非晶質層的周緣部之氧原子的濃度更高。
此外，本發明之彈性波元件，其特徵在於具備：該接合體；以及電極，設置於該壓電性單晶基板上。
依本發明，藉由設置該特定組成的接合層，而可增高接合層之絕緣性。
此外，在設置有此等接合層之情況，沿著壓電性單晶基板上的接合層與支持基板之界面，產生薄層非晶質層。然則，若將如此地獲得之接合體加熱，則有接合體發生翹曲之情形。
因此，本案發明人，對翹曲之原因予以檢討，而思及因壓電性單晶基板與支持基板的熱膨脹差而發生翹曲之可能性。發明人認為，此等因熱膨脹差而發生的翹曲，在構造上不易於接合層及非晶質層中吸收。
因而，本案發明人，在沿著壓電性單晶基板上的接合層與支持基板之接合界面產生非晶質層時，例如藉由改變氬原子束之射出口構造，增高接合界面之中央部的氬原子束之能量強度，藉以使接合層上的非晶質層之中央部的氧濃度較周緣部的氧濃度更高，檢討加熱時之對接合體的翹曲之影響。其結果，確認顯著減少將接合體加熱時的翹曲。
其理由並不明確，藉由設置非晶質層之中央部的氧濃度相對較高之濃度的面內分布，而調整非晶質層之厚度的面內分布，使其中央部更為增厚。其結果，發明人認為加熱時施加於壓電性單晶的應力受到緩和，而抑制加熱時之接合體的翹曲。
1:支持基板
1a、1b、2a、2b、4a、4b、4c:表面
2、2A:接合層
4、4A:壓電性單晶基板
5、5A、15、15A:接合體
6:電極
7、17:彈性波元件
8:非晶質層
9:中間層
A:中性射束
圖1(a)顯示於壓電性單晶基板4之表面4a設置接合層2的狀態；圖1(b)顯示藉由中性射束A使接合層2A之表面2b活性化的狀態；圖1(c)顯示藉由中性射束A使支持基板1之表面1a活性化的狀態。
圖2(a)顯示將壓電性單晶基板4與支持基板1接合的狀態；圖2(b)顯示藉由加工使壓電性單晶基板4A減薄的狀態；圖2(c)顯示於壓電性單晶基板4A上設置電極6的狀態。
圖3(a)顯示於壓電性單晶基板4之表面4a設置中間層9及接合層2的狀態；圖3(b)顯示藉由中性射束A使接合層2A之表面2b活性化的狀態；圖3(c)顯示藉由中性射束A使支持基板1之表面1a活性化的狀態。
圖4(a)顯示將壓電性單晶基板4與支持基板1接合的狀態；圖4(b)顯示藉由加工使壓電性單晶基板4A減薄的狀態；圖4(c)顯示於壓電性單晶基板4A上設置電極6的狀態。
以下，適宜參考附圖，並詳細地說明本發明。
在圖1~圖2所示的實施形態，首先，如圖1(a)所示，於壓電性單晶基板4之表面4a設置接合層2。4b為相反側之表面。在此一時間點，接合層2之表面2a亦可具有凹凸。
接著，較佳實施形態中，藉由將接合層2之表面2a平坦化加工，而如圖1(b)所示地，於接合層形成平坦面2b。藉由此平坦化加工，一般，使接合層2之厚度變小，成為更薄的接合層2A(參考圖1(b))。然則，平坦化加工並非為必要。接著，對接合層2A之表面2b，如箭頭A所示地照射中性射束，將接合層2A之表面活性化而使其成為活性化面。
另一方面，如圖1(c)所示，藉由對支持基板1之表面1a照射中性射束A而使其活性化，成為活性化面1a。1b為相反側之表面。而後，如圖2(a)所示，將壓電性單晶基板4上的接合層2A之活性化面2b與支持基板1之活性化面1a直接接合，藉以獲得接合體5。
較佳實施形態中，將接合體5的壓電性單晶基板4之表面4b進一步研磨加工，如圖2(b)所示地減小壓電性單晶基板4A之厚度，獲得接合體5A。4c為研磨面。
在圖2(c)，藉由在壓電性單晶基板4A之研磨面4c上形成既定的電極6，而製作彈性波元件7。
此處，藉由適宜調節往各活性化面之照射能量的量，而如圖2(a)、(b)所示地，沿著接合層2A與支持基板1之界面，產生非晶質層8。
在圖3~圖4所示的實施形態，首先，如圖3(a)所示，於壓電性單晶基板4之表面4a設置中間層9，於中間層9上設置接合層2。接著，藉由將接合層2之表面2a平坦化加工，而如圖3(b)所示地，於接合層形成平坦面2b。藉由此平坦化加工，一般，使接合層2之厚度變小，成為更薄的接合層2A。接著，對接合層2A之表面2b，如箭頭A所示地照射中性射束，將接合層2A之表面活性化而使其成為活性化面。
另一方面，如圖3(c)所示，藉由對支持基板1之表面1a照射中性射束A而使其活性化，成為活性化面1a。而後，如圖4(a)所示，將壓電性單晶基板4上的接合層2A之活性化面2b與支持基板1之活性化面1a直接接合，藉以獲得接合體15。
較佳實施形態中，將接合體15的壓電性單晶基板4之表面4b進一步研磨加工，如圖4(b)所示地減小壓電性單晶基板4A之厚度，獲得接合體15A。在圖4(c)，藉由在壓電性單晶基板4A之研磨面4c上形成既定的電極6，而製作彈性波元件17。
此處，藉由適宜調節往各活性化面之照射能量的量，而如圖4(a)、(b)所示地，沿著接合層2A與支持基板1之界面，產生非晶質層8。
以下，茲就本發明之各構成要素進一步地說明。
(支持基板)
在本發明，支持基板1由多晶陶瓷材料或單晶材料構成。作為構成支持基板1的單晶材料，宜為矽及藍寶石。此外，作為多晶陶瓷材料，宜為從由富鋁紅柱石、堇青石、透光性氧化鋁、及SiAlON(矽鋁氮氧化物)構成之族群選出的材質。
(壓電性單晶基板)
壓電性單晶基板4、4A的材質，具體而言，可例示鉭酸鋰(LT)單晶、鈮酸鋰(LN)單晶、鈮酸鋰-鉭酸鋰固溶體單晶、水晶、硼酸鋰。其中，更宜為LT或LN。LT或LN，彈性表面波之傳遞速度快、機電耦合係數大，故適合作為高頻率且寬波段頻率用的彈性表面波裝置。此外，壓電性單晶基板4、4A之主面的法線方向，並未特別限定，但例如在由LT構成壓電性單晶基板4、4A時，使用以彈性表面波的傳遞方向即X軸為中心，從Y軸往Z軸旋轉36~47°(例如42°)的方向者，由於其傳遞損耗小故適宜。在由LN構成壓電性單晶基板4、4A時，使用以彈性表面波的傳遞方向即X軸為中心，從Y軸往Z軸旋轉60~68°(例如64°)的方向者，由於其傳遞損耗小故適宜。進一步，壓電性單晶基板4、4A之尺寸，並未特別限定，但例如直徑為50~150mm、厚度為0.2~60μm。
(接合層)
本發明中，具備設置在支持基板1與壓電性單晶基板4、4A之間的接合層2A，接合層2A具有Si(1-x)Ox(0.008≦x≦0.408)之組成。此一組成，係相較於SiO2(對應於x=0.667)使氧比率相當低之組成。若以由此等組成之矽氧化物Si(1-x)Ox構成的接合層2A，將壓電性單晶基板4、4A對支持基板1接合，則可增高接合強度，且可亦增高接合層2A之絕緣性。
在構成接合層2A的Si(1-x)Ox之組成中，若x未滿0.008，則接合層2A之電阻變低，無法獲得期望之絕緣性。因此，雖使x為0.008以上，但宜為0.010以上，更宜為0.020以上，特別宜為0.024以上。此外，若x較0.408更大，則接合強度降低，壓電性單晶基板4、4A的剝離變得容易發生，故雖使x為0.408以下，但更宜為0.225以下。
接合層2A之電阻率宜為4.8×103Ω‧cm以上，更宜為5.8×103Ω‧cm以上，特別宜為6.2×103Ω‧cm以上。另一方面，接合層2A之電阻率，一般而言成為1.0×108Ω‧cm以下。
接合層2A之厚度，並未特別限定，但從製造成本之觀點來看，宜為0.01~10μm，更宜為0.01~0.5μm。
接合層2A之成膜方法並未特別限定，但可例示濺鍍(sputtering)法、化學氣相沉積法(Chemical Vapor Ddeposition，CVD)、蒸鍍。此處，較佳態樣為，在進行將Si作為濺鍍靶材的反應性濺鍍時，藉由調整在腔室內流通之氧氣量，而可控制接合層2A的氧比率(x)。
具體製造條件依腔室規格而異，故可適宜選擇，但較佳例子中，使總壓力為0.28~0.34Pa，使氧分壓為1.2×10-3~5.7×10-2Pa，使成膜溫度為常溫。此外，作為Si靶材，可例示摻B之Si。如同後述，於接合層2A與支持基板1之界面，控 制使作為雜質的B(硼)量，成為5×1018atoms/cm3~5×1019atoms/cm3程度。藉此，可更為確實地確保接合層2A之絕緣性。
(中間層)
於接合層2A與壓電性單晶基板4、4A之間，可進一步設置中間層9。此等中間層9，宜為進一步改善接合層2A與壓電性單晶基板4、4A之密接性者，具體而言，宜由SiO2、Ta2O5、TiO2、ZrO2、HfO2、Nb2O3、Bi2O3、Al2O3、MgO、AlN、Si3N4構成。中間層特別宜由SiO2構成。
(非晶質層)
在本發明，於支持基板1與接合層2A之間設置非晶質層8。此非晶質層8，至少含有氧原子及氬元素。較佳態樣中，非晶質層8，含有構成支持基板1之一種以上的原子(除了氧原子以外)。在構成支持基板1的原子為單獨一種之情況，構成非晶質層8的該原子亦為單獨一種。在構成支持基板1的原子存在複數種之情況，構成支持基板1的原子，為其等中之一種或複數種。
在本發明，使非晶質層8之中央部的氧原子濃度，較非晶質層之周緣部的氧原子濃度更高。此處，在本說明書，非晶質層8之中央部，係指俯視非晶質層8之情況的非晶質層8之中心。此外，非晶質層8之周緣部，係測定非晶質層8之從端部(邊緣)算起往中心方向5~10mm之距離的環狀區域內之3處，取其平均值。
非晶質層8之中央部的氧濃度，從電阻率之觀點來看，宜為1.08原子%以上，更宜為1.1原子%以上。此外，非晶質層8之中央部的氧濃度，宜為40.8原子%以下。
非晶質層8之周緣部的氧濃度，從電阻率之觀點來看，宜為0.8原子%以上，更宜為1.0原子%以上。此外，非晶質層8之周緣部的氧濃度，宜為39.8原子%以下。
從減少加熱時之接合體5、5A、15、15A的翹曲等觀點來看，非晶質層8之中央部的氧原子濃度與周緣部的氧原子濃度之差，宜為1.0原子%以上，更宜為2.0原子%以上。換而言之，宜使非晶質層8之中央部的氧原子濃度，較非晶質層8之周緣部的氧原子濃度更高1.0原子%以上，更宜為高2.0原子%以上。
較佳實施形態中，非晶質層8之中央部的厚度，較非晶質層8之周緣部的厚度更大。藉此，進一步減少將接合體5、5A、15、15A加熱時的翹曲。從此一觀點來看，非晶質層8之中央部的厚度與非晶質層8之周緣部的厚度之差，宜為0.5nm以上，更宜為1.0nm以上。
此外，非晶質層8之中央部的厚度，宜為2.8~8nm，更宜為3.2~8nm。此外，非晶質層8之周緣部的厚度，宜為1.0~2.8nm，更宜為1.2~2.6nm以上。
較佳實施形態中，使非晶質層8之中央部的氬原子濃度，較非晶質層8之周緣部的氬原子濃度更高。此處，在本說明書，非晶質層8之中央部，係指俯視非晶質層8之情況的非晶質層8之中心。此外，非晶質層8之周緣部，係測定非晶質層8之從端部(邊緣)算起往中心方向5~10mm之距離的環狀區域內之3處，取其平均值。
非晶質層8之中央部的氬原子濃度，從接合強度之觀點來看，宜為2.1原子%以上，更宜為2.4原子%以上。此外，非晶質層之中央部的氬原子濃度，一般為5.0原子%以下，宜為4.8原子%以下。
非晶質層8之周緣部的氬原子濃度，從接合強度之觀點來看，宜為1.1原子%以上，更宜為1.8原子%以上。此外，非晶質層之周緣部的氬原子濃度，一般為3.0原子%以下，宜為2.5原子%以下。
從減少加熱時之接合體5、5A、15、15A的翹曲等觀點來看，非晶質層8之中央部的氬原子濃度與周緣部的氬原子濃度之差，宜為1.0原子%以上，更宜為1.5原子%以上。換而言之，宜使非晶質層8之中央部的氬原子濃度，較非晶質層8之周緣部的氬原子濃度更高1原子%以上，更宜為高1.5原子%以上。
此外，如同下述地確認非晶質層8之存在。
測定裝置：
利用透射型電子顯微鏡(Hitachi High-Technologies製H-9500)觀察微構造。
測定條件：
對薄片化之試樣，藉由FIB(聚焦離子束)法以加速電壓200kV觀察。
如同下述地測定非晶質層8之各原子的濃度。
測定裝置：
利用元素分析裝置(日本電子JEM-ARM200F)施行元素分析。
測定條件：
對薄片化之試樣，藉由FIB(聚焦離子束)法以加速電壓200kV觀察。
(較佳製造條件)
接合層2A之表面的算術平均粗糙度Ra，宜為1nm以下，更宜為0.3nm以下。此外，支持基板1之表面1a的算術平均粗糙度Ra，宜為1nm以下，更宜為0.3nm以下。藉此，更為改善支持基板1與接合層2A之接合強度。
接合層2A之表面2b，及支持基板1之表面4a、1a的平坦化方法，具有拋光(lap)研磨、化學機械研磨加工(Chemical Mechanical Polishing，CMP)等。
較佳實施形態中，藉由中性射束，可將接合層2A之表面2b、支持基板1之表面1a活性化。尤其是，在接合層2A之表面2b、支持基板1之表面1a為平坦面的情況，容易直接接合。
在施行中性射束所進行之表面活性化時，宜使用如日本特開第2014-086400號記載的裝置產生中性射束，予以照射。亦即，作為束源，使用鞍形場型之高速原子束源。而後，往腔室導入氬氣，從直流電源往電極施加高電壓。藉此，藉由在電極(正極)與筐體(負極)之間產生的鞍形場型之電場，使電子e運動，產生惰性氣體的原子與離子之射束。到達柵極(grid)之射束中的離子束，受到柵極中和，故中性原子之射束從高速原子束源射出。
宜使射束照射所進行的活性化時之電壓為0.5~2.0kV，宜使電流為50~200mA。
對壓電性單晶基板4與支持基板1照射高速原子束時，於該柵極，利用孔徑、方向、傾斜具有分布者，俾使較多的射束照射中央部。具體而言，關於柵極中央部30mm見方的部分，利用使照射射束的基板之中央部位於柵極孔的入射側之中心與出射側之中心的延長線上者，或使柵極中央部30mm見方的部分之柵極孔的尺寸，較其他部分更大15~30%。抑或，藉由僅在柵極中央部30mm見方之區域將Ar氣體的流量增多40%，亦可於射束照射量設置分布。然則，本發明並未限定為上述方法，若為結果上往中央部照射較周緣部更多射束之方法即可。
接著，在真空氣體環境下，使活性化面彼此接觸，將其等接合。此時的溫度為常溫，具體而言宜為40℃以下，更宜為30℃以下。此外，接合時的溫度特別宜為20℃以上，25℃以下。接合時的壓力，宜為100~20000N。
本發明之接合體5、5A、15、15A的用途並無特別限定，例如，可適宜使用在彈性波元件或光學元件。
作為彈性波元件7、17，已知有彈性表面波裝置、藍姆波元件、薄膜共振器(FBAR：Film Bulk Acoustic Resonator)等。例如，彈性表面波裝置，於壓電性單晶基板之表面，設置有激發彈性表面波之輸入側的IDT(Interdigital Transducer，數位間轉換器)電極(梳齒狀電極，亦稱作竹簾狀電極)、及接收彈性表面波之輸出側的IDT電極。若對輸入側之IDT電極施加高頻訊號，則於電極間產生電場，激發彈性表面波而在壓電基板上傳遞。而後，可從設置於傳遞方向之輸出側的IDT電極，將傳遞之彈性表面波作為電訊號取出。
於壓電性單晶基板4、4A之底面，亦可具有金屬膜。金屬膜，在製造藍姆波元件作為彈性波裝置時，發揮使壓電基板之背面附近的機電耦合係數增大之作用。此一情況，藍姆波元件，於壓電性單晶基板4、4A之表面4b、4c形成梳齒狀電極，藉由設置在支持基板1的孔洞而成為使壓電性單晶基板4、4A之金屬膜露出的構造。作為此金屬膜的材質，例如可列舉鋁、鋁合金、銅、金等。另，製造藍姆波元件之情況，亦可使用具備底面不具有金屬膜之壓電性單晶基板4、4A的複合基板。
此外，於壓電性單晶基板4、4A之底面，亦可具有金屬膜與絕緣膜。金屬膜，在製造薄膜共振器作為彈性波裝置時，發揮電極之作用。此一情況，薄膜共振器，於壓電性單晶基板4、4A之表背面形成電極，藉由將絕緣膜打洞而成為使壓電性單晶基板之金屬膜露出的構造。作為此等金屬膜的材質，例如可列舉鉬、 釕、鎢、鉻、鋁等。此外，作為絕緣膜的材質，例如可列舉二氧化矽、磷矽玻璃、硼磷矽玻璃等。
此外，作為光學元件，可例示光切換元件、波長轉換元件、光調變元件。此外，可於壓電性單晶基板4、4A中形成周期性極化反轉構造。
將本發明應用在光學元件之情況，可使光學元件小型化，此外，尤其在形成周期性極化反轉構造之情況，可防止加熱處理所造成的周期性極化反轉構造之劣化。進一步，接合層2A之材料，亦有高絕緣材料，故在接合前進行的中性射束之處理時，極化反轉的發生受到抑制，此外，形成在壓電性單晶基板4、4A的周期性極化反轉構造之形狀受到擾亂的情形幾乎未發生。
[實施例]
(實施例1)
參考圖1及圖2並依據所說明之方法，製作出表1所示的實施例1之接合體5A。
具體而言，將具備OF(Orientation Flat，定向平面)部，直徑4英寸、厚度250μm之鉭酸鋰基板(LT基板)，作為壓電性單晶基板4使用。LT基板，利用使彈性表面波(SAW)的傳遞方向為X，切出角旋轉Y切割基板，即46°Y切割X傳遞LT基板。壓電性單晶基板4之表面4a，先鏡面研磨至算術平均粗糙度Ra成為0.3nm。然則，Ra，係以原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope，AFM)在10μm×10μm之視野測定。
接著，於壓電性單晶基板4之表面4a，藉由直流濺鍍法，將接合層2成膜。於靶材，使用摻硼之Si。此外，作為氧氣源，導入氧氣。此時，藉由改變氧氣導入量，而改變腔室內之氣體環境的總壓力與氧分壓，藉此，調整接合層2的氧比率(x)。使接合層2之厚度為100~200nm。接合層2之表面2a的算術平均粗糙度Ra，為0.2~0.6nm。
接著，將接合層2化學機械研磨加工(CMP)，使膜厚為80~190nm，使Ra為0.08~0.4nm。
另一方面，作為支持基板1，準備具備定向平面(Orientation Flat，OF)部，直徑4英寸、厚度500μm之由Si構成的支持基板1。支持基板1之表面1a、1b，藉由化學機械研磨加工(CMP)而精加工，各算術平均粗糙度Ra成為0.2nm。
接著，清洗接合層2A之平坦面2b與支持基板1之表面1a，去除髒污後，將其導入真空腔室。抽真空至10-6Pa範圍後，對各基板之接合面1a、2b照射高速原子束180kJ。接著，使接合層2A之射束照射面(活性化面)2b與支持基板1之活性化面1a接觸後，以10000N加壓2分鐘，將兩基板1、4接合(參考圖2(a))。
此時，於柵極，利用僅中央部30mm見方區域將柵極孔徑增大20%者，俾往各表面之中央部照射較多氬原子束。
接著，將壓電性單晶基板4之表面4b研削及研磨，使其厚度從初始的250μm成為1μm(參考圖2(b))。
對獲得之接合體5A，藉由EDS，以下述條件測定接合層2A中的氧比率(x)。此處，接合層2A，具有Si(0.95)O0.05之組成。
測定裝置：
利用元素分析裝置(日本電子JEM-ARM200F)施行元素分析。
測定條件：
對薄片化之試樣，藉由FIB(聚焦離子束)法以加速電壓200kV觀察。
此外，測定接合層2A與支持基板1之接合界面的非晶質層8之各原子的濃度。此外，如同下述地測定非晶質層8之厚度。
測定裝置：
利用透射型電子顯微鏡(Hitachi High-Technologies製H-9500)觀察微構造。
測定條件：
對薄片化之試樣，藉由FIB(聚焦離子束)法以加速電壓200kV觀察。
於表1顯示測定結果。
此外，將獲得之接合體以80℃加熱，測定SORI的尺寸。
於表1顯示其結果。
在SORI的測定，利用KEYENCE製雷射位移計LK-G5000，測定承載於可動平台上之晶圓的高度資訊，於線上掃描測定。測定，係在基板之定向平面的水平方向及垂直方向之2條線施行，使SORI值較大者為晶圓之SORI。
[表1]
Figure 108116357-A0305-02-0021-1
如表1所示，在實施例1，非晶質層8之中央部的氧濃度、氬濃度、厚度，較非晶質層8之周緣部的氧濃度、氬濃度、厚度更大，而80℃加熱時之SORI為330μm的低值。
(實施例2)
藉由圖3、圖4所示之方法，製作出接合體15A。然則，使具體的條件與實施例1相同後，於壓電性單晶基板4上設置由氧化矽構成的中間層9，於中間層9上設置接合層2、2A。
對獲得之接合體15A，測定接合層2A中的氧比率(x)。此外，測定非晶質層8之各原子的濃度及非晶質層8之厚度、80℃加熱時之SORI。於表1顯示其結果。
如表1所示，在實施例2，非晶質層8之中央部的氧濃度、氬濃度、厚度，較非晶質層8之周緣部的氧濃度、氬濃度、厚度更大，而80℃加熱時之SORI為360μm的低值。
(比較例1)
與實施例1同樣地製作出接合體5A，予以評價。然則，在本例中，使氬原子束之射出口的構造如下，對接合面2b、1a全體略均等地照射氬原子束。於表2顯示結果。
Figure 108116357-A0305-02-0022-2
如表2所示，在比較例1，非晶質層8之中央部的氧濃度、厚度，與非晶質層8之周緣部的氧濃度、厚度相同，而80℃加熱時之SORI為660μm的大值。
(比較例2)
與實施例2同樣地製作出接合體15A，予以評價。然則，在本例中，對接合面2b、1a全體略均等地照射氬原子束。於表2顯示結果。
如表2所示，在比較例2，非晶質層8之中央部的氧濃度、厚度、氬濃度，較非晶質層8之周緣部的氧濃度、厚度、氬濃度更小，而80℃加熱時之SORI為670μm的大值。
(比較例3)
與比較例1同樣地製作出接合體5A，予以評價。然則，在本例中，使氬原子束的照射量增大至360kJ。於表2顯示結果。
在比較例3，非晶質層8之中央部的氧濃度與周緣部的氧濃度相同，非晶質層8之中央部的氬濃度、厚度，較周緣部的氬濃度、厚度更低，而80℃加熱時之SORI為610μm的大值。
另，在上述實施例1、2及比較例1~3，作為接合層2A之組成，使其為Si(1-x)Ox(x=0.05)，但並未限定為此一型態。接合層2A，在具有Si(1-x)Ox(0.008≦x≦0.408)之組成的情況，可確保接合體5、5A、15、15A之絕緣性，並減少翹曲。
1‧‧‧支持基板
1a、1b、2b、4a、4b、4c‧‧‧表面
2A‧‧‧接合層
4、4A‧‧‧壓電性單晶基板
5、5A‧‧‧接合體
6‧‧‧電極
7‧‧‧彈性波元件
8‧‧‧非晶質層

Claims (7)

  1. 一種接合體，包含： 壓電性單晶基板； 支持基板，由多晶陶瓷材料或單晶材料構成； 接合層，設置於該壓電性單晶基板上，具有Si(1-x) Ox (0.008≦x≦0.408)之組成；以及 非晶質層，設置於該支持基板與該接合層之間，含有氧原子及氬原子； 該接合體之特徵為： 該非晶質層的中央部之該氧原子的濃度，較該非晶質層的周緣部之該氧原子的濃度更高。
  2. 如申請專利範圍第1項之接合體，其中， 該非晶質層的中央部之該氬原子的濃度，較該非晶質層的周緣部之該氬原子的濃度更高。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之接合體，其中， 該非晶質層的中央部之厚度，較該非晶質層的該周緣部之厚度更大。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之接合體，其中， 更包含中間層，其設置於該壓電性單晶基板與該接合層之間，具有SiO2 之組成。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之接合體，其中， 該支持基板，係以從由矽、藍寶石、富鋁紅柱石、堇青石、透光性氧化鋁及SiAlON(矽鋁氮氧化物)構成之族群選出的材質所構成。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之接合體，其中， 該壓電性單晶基板，係由鈮酸鋰、鉭酸鋰或鈮酸鋰-鉭酸鋰固溶體構成。
  7. 一種彈性波元件，其特徵為包含： 如申請專利範圍第1至6項中任一項之接合體；以及 電極，設置於該壓電性單晶基板上。
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