TWI812902B - 壓電性材料基板與支持基板之接合體及接合體的製造方法 - Google Patents

壓電性材料基板與支持基板之接合體及接合體的製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種構造,將以接合體的壓電性材料基板或支持基板之接合面的表面形狀之控制所無法抑制的混附波加以抑制。
本發明之接合體,具備:支持基板;壓電性材料基板,係以從由鈮酸鋰、鉭酸鋰及鈮酸鋰-鉭酸鋰構成的群組中選出之材質所構成;以及接合層,將支持基板與壓電性材料基板與接合,和壓電性材料基板之主面接觸。藉由X射線反射率法,測定支持基板之接合面與壓電性材料基板之接合面的至少一方,使此時全反射時之訊號強度為1時,在來自接合面的反射光之相對強度I為1.0×10-4以上,1.0×10-1以下的範圍內,藉由以下式(1)予以近似。
I=a(2θ)-b ...(1)
(θ為對於接合面的入射角;a為1.0×10-5以上,2.0×10-3以下;b為5.0以上,9.0以下。)

Description

壓電性材料基板與支持基板之接合體及接合體的製造方法
本發明係關於一種壓電性材料基板與支持基板之接合體及彈性波元件。
將鉭酸鋰與藍寶石隔著氧化矽層貼合之表面彈性波濾波器,已知於其接合界面產生體波(bulk wave),在通過帶域及高頻帶域出現不需要的響應。以防止此一現象為目的,前人提出將粗糙面導入至接合界面,使體波散射而抑制不需要的響應之手法(專利文獻1、專利文獻2)。
在專利文獻1,使接合面粗糙化時,關於該粗糙面之幾何學規格,係使構成粗糙面的凹凸構造之截面曲線中的要素之平均長度RSm與表面彈性波之波長λ的比為0.2以上,7.0以下,此外使凹凸構造之截面曲線的算術平均粗糙度Ra為100nm以上。另一方面,在專利文獻2,對粗糙面的高低差加以規定。
[習知技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:日本特許第6250856號公報
專利文獻2:美國公開第2017-063333號公報
過去,測定支持基板或壓電性材料基板之接合面的凹凸形狀(如RSm或Ra),將其等控制為略大,藉以施行混附波(spurious wave)之抑制。惟亦有即便接合面的RSm相同,仍無法抑制混附波之情況,得知僅控制接合面表面的凹凸形狀並無法抑制混附波。
本發明之課題在於提供一種新構造,將以接合體的壓電性材料基板或支持基板之接合面的表面形狀之控制所無法抑制的混附波加以抑制。
本發明為一種接合體,具備:支持基板;壓電性材料基板,係以從由鈮酸鋰、鉭酸鋰及鈮酸鋰-鉭酸鋰構成的群組中選出之材質所構成;以及接合層,將該支持基板與該壓電性材料基板接合並和該壓電性材料基板之主面接觸;其特徵在於: 藉由X射線反射率法測定該支持基板之接合面與該壓電性材料基板之接合面的至少一方,並令此時全反射時之訊號強度為1時,來自該接合面的反射光之相對強度I於1.0×10-4以上且1.0×10-1以下的範圍內係以下列式(1)近似:[式1]I=a(2θ)-b ...(1)
(於式(1)中,θ為X射線對該接合面的入射角;a為1.0×10-5以上且2.0×10-3以下;b為5.0以上且9.0以下。)
本案發明人,將支持基板或壓電性材料基板之接合面鏡面化後,藉由機械加工使其粗糙化,詳細地觀察其微構造,試著分析。此一結果,得知在經機械加工後之接合面,出現無法從表面凹凸形狀推測的微小缺陷、膜變質。從此等測定結果來看,證明混附波之抑制效果,應藉由壓電性材料基板之表面區域、接合層之表面區域中的有效晶體學特性及幾何學特性予以控制,而非表面凹凸形狀。
本案發明人,根據此等發現,而檢討各種加工方法、接合面的測定方法。在此一過程中,X射線反射率法(XRR法:X-ray Reflection)受到注目。
於X射線反射率法中,使X射線以極淺的角度往試樣表面入射,測定該入射角對鏡面方向反射的反射光之X射線強度分布。其係將藉由此一測定獲得之分布與模擬結果比較,使模擬參數最佳化,藉以決定試樣之膜厚及密度的手法。亦 即,X射線反射率法,原本係利用來自薄膜的X射線反射而測定薄膜之膜厚及密度的方法。此係指,從薄膜反射出的反射光,不僅薄膜表面的凹凸,亦具有薄膜的深度方向之資訊(膜厚及密度之資訊)。
本案發明人,藉由將X射線反射率法應用在壓電性材料基板或支持基板的粗糙化加工後之接合面,而取得接近此等接合面的表面之區域的變質與密度變化之資訊,檢討其等與混附波之抑制效果的關係。
亦即,將壓電性材料基板或支持基板之接合面予以粗糙化加工。而後,藉由X射線反射率法,取得接合面之表面區域中的結晶狀態之資訊。具體而言,以非常低的角度使X射線往接合面入射,測定其反射光。此處,使X射線的入射角為θ,記錄使θ從0°緩緩地改變時的反射光之相對強度I。此時,相對強度I,係使全反射時之訊號強度為1時的相對強度。已知此相對強度I,在反射面為理想的平坦情況之情況,與1×10-4成比例地衰減。惟已發現:接合面為平坦鏡面的情況,混附波產生,在即便使其粗糙化的情況相對強度仍具有接近1×10-4的比例係數之情況,仍然無法抑制混附波。
因此,本案發明人,對於施行過各種粗糙化處理之接合面,分別施行X射線反射率法所進行的測定,測定混附波之抑制程度。作為其結果,發現在來自接合面的反射光之相對強度I為1.0×10-4以上,1.0×10-1以下的範圍內,可藉由式(1)予以近似。
亦即,例如如圖1所示意,得知在入射角θ為0.0至例如0.5°程度,相對強度I停留在約1,其後急遽地降低後,在四方形所包圍的區域(相對強度I為1.0×10-4 以上,1.0×10-1以下的範圍),下述近似式成立。若相對強度變得較其更低,則在對數刻度觀察下幾乎呈直線。
[式1]I=a(2θ)- b:...(1)
此處,指數b為5.0以上,可藉由係數a=1.0×10-5~2.0×10-3予以近似。此係指,相較於接合面為鏡面的情況,隨著入射角θ之增加而相對強度I更劇烈地減少。此外,此係指,接合面之表面區域中,發生結晶變質、或表面之微細凹凸以外的缺陷。於此等情況,發現混附波受到抑制。
另,若指數b超過9.0,則混附波反而增加,故必須使b為9.0以下。
1:支持基板
1a:主面(接合面)
1b:主面
2:接合層
2a:表面
2b:接合面
3,3A:壓電性材料基板
3a:主面(接合面)
3b:接合面
3c:主面
5,5A,15,15A:接合體
6,16:彈性波元件
9:加工面
10:電極
12:中間層
12a:接合面
A:加工
B,C:電漿
圖1係顯示入射角θ與反射光之相對密度I的關係之模式圖。
圖2(a)顯示將支持基板1之接合面1a加工的狀態,圖2(b)顯示於支持基板1之接合面1a設置接合層2的狀態,圖2(c)顯示對接合層2之接合面照射電漿B而使其活性化的狀態。
圖3(a)顯示壓電性材料基板3,圖3(b)顯示將壓電性材料基板3之接合面3b活性化的狀態。
圖4(a)顯示支持基板1與壓電性材料基板3之接合體5,圖4(b)顯示藉由加工將接合體5A的壓電性材料基板3A減薄之狀態,圖4(c)顯示彈性波元件6。
圖5(a)顯示壓電性材料基板3,圖5(b)顯示將壓電性材料基板3上的中間層12之接合面12a活性化的狀態。
圖6(a)顯示支持基板1與壓電性材料基板3之接合體15,圖6(b)顯示藉由加工將接合體15A的壓電性材料基板3A減薄之狀態,圖6(c)顯示彈性波元件16。
圖7係顯示本發明之實施例的表面彈性波元件之反射特性的圖表。
圖8係顯示比較例的表面彈性波元件之反射特性的圖表。
以下,適當地參考圖式,並詳細地說明本發明之實施形態。
首先,如圖2(a)所示,準備具有一對主面1a、1b的支持基板1。接著,藉由對主面(接合面)1a施行加工A,而使其粗糙化。接著,如圖2(b)所示,於支持基板1之主面1a上形成接合層2。將此接合層2之表面2a,以獲得鏡面為目的而予以CMP(Chemical Mechanical Polishing,化學機械研磨)加工。接著,如圖2(c)所示,對接合層2之表面2a如同箭頭B般地照射電漿,獲得經表面活性化之接合面2b。
另一方面,如圖3(a)所示,準備具有主面3a的壓電性材料基板3。接著,藉由對壓電性材料基板3之主面如同箭頭C般地照射電漿而使其表面活性化,形成經活性化之接合面3b。
接著,使支持基板上之接合層2的經活性化之接合面2b,與壓電性材料基板3的經活性化之接合面3b接觸,將其等直接接合,藉以獲得圖4(a)所示之接合體5。
亦可在此一狀態下,於壓電性材料基板3上設置電極。惟宜如圖4(b)所示,將壓電性材料基板3之主面3c加工而使基板3減薄,形成薄板化的壓電性材料基 板3A,使其成為接合體5A。9為加工面。接著,如圖4(c)所示,於接合體5A的壓電性材料基板3A之加工面9上形成既定的電極10,可獲得彈性波元件6。
此外,可於接合層2與壓電性材料基板3之間設置中間層。圖5、圖6為此一實施形態的圖式。
在本例中,如圖2(a)所示,準備具有一對主面1a、1b的支持基板1。接著,藉由對主面(接合面)1a施行加工A,而使其粗糙化。接著,如圖2(b)所示,於支持基板1之主面1a上形成接合層2。將此接合層2之表面,以獲得鏡面為目的而予以CMP研磨。接著,如圖2(c)所示,對接合層2之接合面如同箭頭B般地照射電漿,獲得經表面活性化之接合面2b。
另一方面,如圖5(a)所示,準備具有主面3a的壓電性材料基板3。接著,如圖5(b)所示,於壓電性材料基板3之主面(接合面)3a上形成中間層12,對中間層12之表面如同箭頭C般地照射電漿藉以使其表面活性化,形成經活性化之接合面12a。
接著,使支持基板上之接合層2的經活性化之接合面2b,與壓電性材料基板3上之中間層12的經活性化之接合面12a接觸,將其等直接接合,藉以獲得圖6(a)所示之接合體15。
亦可在此一狀態下,於壓電性材料基板3上設置電極。惟宜如圖6(b)所示,將壓電性材料基板3之主面3c加工而使基板3減薄,形成薄板化的壓電性材料基板3A,使其成為接合體15A。9為加工面。接著,如圖6(c)所示,於接合體15A的壓電性材料基板3A之加工面9上形成既定的電極10,可獲得彈性波元件16。
抑或,亦可在將接合層2成膜後,接著於接合層2上將中間層12成膜。此一情況,對中間層12之表面實施CMP加工,獲得接合面(鏡面)。對獲得之接合面照射電漿,使其活性化。接著,將支持基板之表面電漿活性化後,與中間層之接合面直接接合。
本發明中,使b為5.0以上。此外,b為9.0以下,更宜為7.0以下。此外,本發明中,使a為1.0×10-5以上,宜為1.0×10-4以上。此外,使a為2.0×10-3以下,更宜為1.0×10-3以下。
較佳實施形態中,a與b滿足下述關係式(2)。
-0.713ln(a)+0.5≦b≦-0.713ln(a)+0.7...(2)
更佳實施形態中,a與b滿足下述關係式(3)。
b=-0.713ln(a)+0.6...(3)
X射線反射率法之測定條件如同下述。
測定裝置:Rigaku製 SmartLab
測定條件
X射線產生部:對陰極 Cu
:輸出 45kV 200mA
檢測部:半導體檢測器
入射光學系統:Ge(111)非對稱射束壓縮結晶
太陽能狹縫:入射側 -
:受光側 5.0°
狹縫:入射側 IS=0.05 (mm)
:長邊限制 5 (mm)
:受光側 RS1=0.1 RS2=0.1 (mm)
掃描條件:掃描軸 2θ/ω
掃描模式:連續掃描
掃描速度:0.2°/min
步寬:0.002°
解析範圍:0.3~3.0°
為了如同上述地控制壓電性材料基板之接合面、支持基板之接合面的X射線反射率法所產生之測定結果,宜採用以下加工方法。
作為表面的粗糙化方法,可列舉使用研削砂輪之研削加工,使用氧化鋁、氮化矽等微小介質之噴砂加工等機械加工法,或使離子在高速下碰撞之離子束加工等。
以下,針對本發明之各構成要素依序說明。
支持基板1之材質無特別限定,宜以從由矽、水晶、矽鋁氮氧化物(SiAlON)、富鋁紅柱石、藍寶石及透光性氧化鋁構成的群組中選出之材質所構成。藉此,可進一步改善彈性波元件6、16的頻率之溫度特性。
接合層、中間層之成膜方法並無限定,可例示濺鍍、化學氣相沉積法(CVD)、蒸鍍。
接合層2之材質,若可表面活性化處理則無特別限定,宜為金屬氧化膜,特別宜為從由氧化矽、氮化矽、氮化鋁、氧化鋁、五氧化鉭、富鋁紅柱石、五氧化鈮及氧化鈦所構成的群組中選出之材質。此外,表面活性化處理方法,可因應使用的接合層之材質而選擇適當的方法。作為此等表面活性化方法,可例示電漿活性化與FAB(Ar原子束)。
中間層12之材質,若可表面活性化處理則無特別限定,宜為金屬氧化膜,特別宜為從由氧化矽、氮化矽、氮化鋁、氧化鋁、五氧化鉭、富鋁紅柱石、五氧化鈮及氧化鈦所構成的群組中選出之材質。惟中間層之材質,宜選擇與接合層不同之材質。
接合層2之厚度,從本發明的觀點來看,宜為0.05μm以上,更宜為0.1μm以上,特別宜為0.2μm以上。此外,接合層2之厚度,宜為3μm以下,更宜為2μm以下,特別宜為1μm以下。
本發明使用的壓電性材料基板3,為鉭酸鋰(LT)單結晶、鈮酸鋰(LN)單結晶、鈮酸鋰-鉭酸鋰固溶體。其等因彈性波之傳播速度快、機電耦合係數係數大,故適合作為高頻且寬頻用之彈性表面波器件。
此外,壓電性材料基板3之主面3a的法線方向無特別限定,例如,在壓電性材料基板3由LT構成時,使用以彈性表面波的傳播方向即X軸為中心,從Y軸往Z軸旋轉32~55°的方向者,以歐拉角表示為(180°、58~35°、180°),因其傳播損耗小故較佳。在壓電性材料基板3由LN構成時,(ㄅ)使用以彈性表面波的傳播方向即X軸為中心,從Z軸往-Y軸旋轉37.8°的方向者,以歐拉角表示為(0°、37.8°、 0°),因其機電耦合係數係數大故較佳;抑或,(ㄆ)使用以彈性表面波的傳播方向即X軸為中心,從Y軸往Z軸旋轉40~65°的方向者,以歐拉角表示為(180°、50~25°、180°),因其可獲得高音速故較佳。進一步,壓電性材料基板3之尺寸無特別限定,例如,直徑為100~200mm、厚度為0.15~1μm。
接著,對支持基板1上的接合層2之接合面、壓電性材料基板3之接合面、壓電性材料基板3上的中間層12之接合面,於150℃以下照射電漿,使接合面活性化。從本發明之觀點來看,宜照射氮電漿,但在照射氧電漿的情況,亦可獲得本發明之接合體。
表面活性化時之壓力,宜為100Pa以下,更宜為80Pa以下。此外,氣體環境可僅為氮氣,亦可僅為氧氣,亦可為氮、氧之混合物。
使電漿照射時之溫度為150℃以下。藉此,可獲得接合強度高,且結晶性無劣化之接合體。從此一觀點來看,使電漿照射時之溫度為150℃以下,但更宜使其為100℃以下。
此外,電漿照射時之能量,宜為30~150W。此外,電漿照射時之能量與照射時間的乘積,宜為0.12~1.0Wh。
使經電漿處理的壓電性材料基板之接合面與接合層之接合面在室溫下彼此接觸。此時亦可在真空中處理,但更宜在大氣中接觸。
施行利用氬原子束所進行之表面活性化時,宜使用如日本特開第2014-086400號所記載的裝置產生氬原子束並照射。亦即,作為射束源,使用鞍形場 型之高速原子束源。而後,將惰性氣體導入至腔室,從直流電源往電極施加高電壓。藉此,藉由在電極(正極)與框體(負極)之間產生的鞍形場型之電場,使電子e運動,產生氬原子之射束與離子之射束。到達至柵極(grid)之射束中,離子束受到柵極中和,故從高速原子束源射出氬原子之射束。利用射束照射進行活性化時之電壓宜為0.5~2.0kV,電流宜為50~200mA。
較佳實施形態中,於表面活性化處理前,將支持基板上的接合層之接合面、壓電性材料基板之接合面、壓電性材料基板上的中間層之接合面,予以平坦化加工。各表面之平坦化的方法,具有拋光(lap)研磨、化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing,CMP)加工等。此外,平坦面,宜為Ra≦1nm,更宜為0.3nm以下。
接著,使支持基板上的接合層之接合面與壓電性材料基板3之接合面或中間層之接合面接觸,予以接合。而後,宜施行退火處理,藉以提高接合強度。退火處理時之溫度,宜為100℃以上,300℃以下。
本發明之接合體5、5A、15、15A,可對彈性波元件6、16適當地利用。亦即,彈性波元件,具備本發明之接合體、及設置於壓電性材料基板上的電極。
具體而言,作為彈性波元件6、16,已知有彈性表面波裝置、藍姆波元件、薄膜共振器(FBAR)等。例如,彈性表面波裝置,係於壓電性材料基板之表面,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電極之裝置。若對輸入側的IDT電極施加高頻訊號,則於電極間產生電場,激發彈性表 面波而在壓電性材料基板上傳播。而後,可從設置於傳播方向之輸出側的IDT電極,將傳播之彈性表面波作為電訊號取出。
構成壓電性材料基板3A上的電極10之材質,宜為鋁、鋁合金、銅、金,更宜為鋁或鋁合金。鋁合金,宜使用於Al混合有0.3至5重量%的Cu之合金。此一情況,亦可取代Cu,使用Ti、Mg、Ni、Mo、Ta。
[實施例]
(實施例1)
參考圖2~圖4並依照所說明的方法,製作出圖4(c)所示之彈性波元件6。
具體而言,將厚度250μm的42Y切割X傳播LiTaO3基板(壓電性材料基板)3之一方的主面3c研磨為鏡面,將另一方的主面3a,藉由GC#1000予以拋光加工。此外,準備厚度為0.23mm的高電阻(>2kΩ‧cm)Si(100)基板(支持基板)1。基板尺寸皆為150mm。
接著,將支持基板之接合面加工為粗糙面。在本實施例,利用尺碼為#6000之研削砂輪予以研削加工。使加工量為約3μm。
取得此支持基板之接合面的X射線反射率法所產生之頻譜,將相對訊號強度以式(1)予以近似後,獲得a=9.2×10-4,b=5.55。
接著,於此支持基板1之接合面1a上,將接合層(例如氧化矽膜)2形成0.7μm,將其表面藉由CMP(化學機械的研磨加工)研磨約0.2um,使其平坦化。接著,將壓電性材料基板3之接合面3b與接合層2之接合面分別以N2電漿活性化後,於大 氣中接合。具體而言,將研磨後的接合層之表面粗糙度以AFM(Atomic Force Microscope:原子力顯微鏡)測定後,確認獲得Ra為0.4nm之足夠接合的鏡面。
接著,將壓電性材料基板3之接合面3b及接合層2之接合面2b分別清洗及表面活性化。具體而言,實施利用純水的超音波清洗,藉由旋轉甩乾使基板表面乾燥。接著,將清洗後的支持基板導入至電漿活性化腔室,藉由氮氣電漿於30℃使接合層之接合面活性化。此外,將壓電性材料基板3同樣地導入至電漿活性化腔室,藉由氮氣電漿於30℃予以表面活性化。使表面活性化時間為40秒,使能量為100W。以去除在表面活性化中附著之微粒為目的,再度實施與上述相同的超音波清洗、旋轉甩乾。
接著,施行各基板之對準,於室溫使兩基板的經活性化之接合面彼此接觸。使壓電性材料基板3側為上方而接觸。此一結果,觀測到基板彼此之密接擴大的樣子(所謂的接合波),確認到預接合良好地進行。接著,以增加接合強度為目的,將接合體投入至氮氣環境的烤箱,於130℃保持40小時。
將加熱後之接合體的壓電性材料基板3之主面3c供給至研削加工、拋光加工、及CMP加工,使壓電性材料基板3A之厚度成為7μm。
接著,為了確認本發明之效果,而於接合體的壓電性材料基板上,形成由金屬鋁構成之梳齒狀電極,製作出表面彈性波元件的共振器。其規格如同下述。
IDT周期 6μm
IDT開口長度 300um
IDT條數 80條
反射器條數 40條
藉由網路分析儀測定共振器之反射特性後,如圖7所示,在較反諧振頻率更高之區域幾乎未觀察到混附波。混附波的值為2.7dB。
於表1顯示其等之結果。
(實施例2)
與實施例1同樣地製作表面彈性波元件的共振器,藉由網路分析儀測定共振器之反射特性。惟支持基板之接合面的加工,係利用#8000之研削砂輪實施研削加工。
此一結果,取得支持基板之接合面的X射線反射率法所產生之頻譜,將相對訊號強度以式(1)予以近似後,獲得a=7.1×10-4,b=5.80。混附波的大小為3.2dB。
(實施例3)
與實施例1同樣地製作表面彈性波元件的共振器,藉由網路分析儀測定共振器之反射特性。惟支持基板之接合面的加工,係利用氮化矽粒將基板全表面噴砂加工。估計此時之加工量後,僅為10nm。
此一結果,取得支持基板之接合面的X射線反射率法所產生之頻譜,將相對訊號強度以式(1)予以近似後,獲得a=2.2×10-5,b=8.84。混附波的大小為4.8dB。
(實施例4)
與實施例1同樣地製作表面彈性波元件的共振器,藉由網路分析儀測定共振器之反射特性。惟支持基板之接合面的加工,係將支持基板投入至離子加工機,使以0.5keV加速的Ar離子碰撞,將其接合面加工。
此一結果,取得支持基板之接合面的X射線反射率法所產生之頻譜,將相對訊號強度以式(1)予以近似後,獲得a=5.6×10-5,b=7.63。混附波的大小為3.3dB。
(實施例5)
與實施例1同樣地製作表面彈性波元件的共振器,藉由網路分析儀測定共振器之反射特性。將支持基板投入至離子加工機,使以1.0keV加速的Ar離子碰撞,將其接合面加工。
此一結果,取得支持基板之接合面的X射線反射率法所產生之頻譜,將相對訊號強度以式(1)予以近似後,獲得a=1.8×10-3,b=5.12。混附波的大小為3.5dB。
(比較例1)
與實施例1同樣地製作表面彈性波元件的共振器,藉由網路分析儀測定共振器之反射特性。惟由於使支持基板之接合面為鏡面,故Ra為0.02nm,無法進行該式(1)之近似。反射特性,如圖8所示,觀察到混附波。混附波的大小為12dB。
Figure 109141741-A0305-02-0018-1
3:壓電性材料基板
3a:主面(接合面)
3b:接合面
3c:主面
C:電漿

Claims (4)

  1. 一種接合體,包含:支持基板;壓電性材料基板,係以從由鈮酸鋰、鉭酸鋰及鈮酸鋰-鉭酸鋰構成的群組中選出之材質所構成;以及接合層,將該支持基板與該壓電性材料基板接合;其特徵在於:藉由X射線反射率法測定接合前之該支持基板之接合面與接合前之該壓電性材料基板之接合面的至少一方並令此時全反射時之訊號強度為1時,來自該接合面的反射光之相對強度I於1.0×10-4以上且1.0×10-1以下的範圍內係以下列式(1)近似:I=a(2θ)-b ...(1)於數(1)中,θ為X射線對該接合面的入射角;a為1.0×10-5以上且2.0×10-3以下;b為5.0以上且9.0以下。
  2. 如請求項1之接合體,其中,該接合層,係以從由氧化矽、氮化矽、氮化鋁、氧化鋁、五氧化鉭、富鋁紅柱石、五氧化鈮及氧化鈦構成的群組中選出之材質所構成。
  3. 一種接合體的製造方法,該接合體包含:支持基板; 壓電性材料基板,係以從由鈮酸鋰、鉭酸鋰及鈮酸鋰-鉭酸鋰構成的群組中選出之材質所構成;以及接合層,將該支持基板與該壓電性材料基板接合;其特徵在於:藉由X射線反射率法測定接合前之該支持基板之接合面與接合前之該壓電性材料基板之接合面的至少一方並令此時全反射時之訊號強度為1時,來自該接合面的反射光之相對強度I於1.0×10-4以上且1.0×10-1以下的範圍內係以下列式(1)近似:I=a(2θ)-b ...(1)於數(1)中,θ為X射線對該接合面的入射角;a為1.0×10-5以上且2.0×10-3以下;b為5.0以上且9.0以下;透過該接合層,將該支持基板的該接合面與該壓電性材料基板的該接合面加以接合。
  4. 如請求項3之接合體的製造方法,其中,該接合層,係以從由氧化矽、氮化矽、氮化鋁、氧化鋁、五氧化鉭、富鋁紅柱石、五氧化鈮及氧化鈦構成的群組中選出之材質所構成。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003121133A (ja) * 2001-10-17 2003-04-23 Acbtec:Kk 多層薄膜形成方法及び装置
US20120194032A1 (en) * 2009-10-13 2012-08-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. Surface acoustic wave device
WO2017163722A1 (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 日本碍子株式会社 接合方法
JP2019057910A (ja) * 2017-09-12 2019-04-11 エスピーティーエス テクノロジーズ リミティド Sawデバイスおよび製造方法
TW201920049A (zh) * 2017-08-25 2019-06-01 日商日本碍子股份有限公司 接合體及彈性波元件

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4348724A (en) 1980-04-15 1982-09-07 Honeywell Information Systems Inc. Address pairing apparatus for a control store of a data processing system
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
US10523178B2 (en) 2015-08-25 2019-12-31 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Surface acoustic wave (SAW) resonator
KR20170063333A (ko) 2015-11-27 2017-06-08 한국전자통신연구원 광 음향 프로브 및 그를 포함하는 광 음향 스펙트로스코피
CN105420674A (zh) * 2015-12-04 2016-03-23 济南晶正电子科技有限公司 单晶薄膜键合体及其制造方法
JP6250856B1 (ja) 2016-07-20 2017-12-20 信越化学工業株式会社 表面弾性波デバイス用複合基板及びその製造方法とこの複合基板を用いた表面弾性波デバイス
JP6621384B2 (ja) * 2016-07-20 2019-12-18 信越化学工業株式会社 弾性表面波デバイス用複合基板の製造方法
EP3771099B1 (en) * 2018-03-20 2024-04-03 NGK Insulators, Ltd. Bonded body of piezoelectric material substrate and supporting substrate

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003121133A (ja) * 2001-10-17 2003-04-23 Acbtec:Kk 多層薄膜形成方法及び装置
US20120194032A1 (en) * 2009-10-13 2012-08-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. Surface acoustic wave device
WO2017163722A1 (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 日本碍子株式会社 接合方法
TW201920049A (zh) * 2017-08-25 2019-06-01 日商日本碍子股份有限公司 接合體及彈性波元件
JP2019057910A (ja) * 2017-09-12 2019-04-11 エスピーティーエス テクノロジーズ リミティド Sawデバイスおよび製造方法

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