TWI829762B - 接合體及彈性波元件 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種接合體及彈性波元件，經由由氧比率低之矽氧化物構成的接合層，將壓電性材料基板牢固而穩定地接合至由金屬氧化物構成的支持基板上。接合體5、5A，具備：支持基板1，由金屬氧化物構成；壓電性材料基板4、4A；接合層2B，設置於支持基板與壓電性材料基板之間，具有Si（ 1 － x ）
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（0.008≦x≦0.408）的組成；以及非晶質層10，設置於接合層與支持基板之間。非晶質層10之氧比率，較支持基板1之氧比率更高。
Description
本發明係關於一種，壓電性材料基板及由金屬氧化物構成的支持基板之接合體。
已知具有可作為使用在攜帶式電話等之濾波元件或振盪器而作用的彈性表面波裝置、利用壓電薄膜之藍姆波（Lamb wave）元件或薄膜共振器（FBAR：Film Bulk Acoustic Resonator）等彈性波裝置。作為此等彈性波裝置，已知一種裝置，將支持基板與傳播彈性表面波之壓電基板貼合，於壓電基板之表面設置可激發彈性表面波之梳齒狀電極。如此地，藉由將具有較壓電基板更小的熱膨脹係數之支持基板貼附於壓電基板，而抑制溫度改變時之壓電基板的尺寸變化，抑制作為彈性表面波裝置之頻率特性的變化。
在將壓電基板與矽基板接合時，已知一種方法，於壓電基板表面形成氧化矽膜，經由氧化矽膜將壓電基板與矽基板直接接合（專利文獻1）。在此一接合時，對氧化矽膜表面與矽基板表面照射電漿束而使表面活性化，進行直接接合（電漿活性化法）。
此外，已知一種方法，使壓電基板之表面為粗糙面，於此粗糙面上設置填充層而使其平坦化，將此填充層經由黏接層黏接至矽基板（專利文獻2）。此一方法，在填充層、黏接層，使用環氧系、丙烯酸系之樹脂，藉由使壓電基板之接合面為粗糙面，而抑制體波（bulk wave）的反射，降低混附發射。
此外，已知所謂FAB（Fast Atom Beam, 快速原子束）方式之直接接合法（專利文獻3）。此一方法，在常溫下對各接合面照射中性原子束而使其等活性化，進行直接接合。
另一方面，在專利文獻4，記載將壓電性材料基板，對由陶瓷（氧化鋁、氮化鋁、氮化矽）構成之支持基板，而非矽基板，經由中間層而直接接合。使此中間層之材質，為矽、氧化矽、氮化矽、氮化鋁。
[習知技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：美國專利第7213314B2號
專利文獻2：日本特許第5814727號
專利文獻3：日本特開第2014-086400號
專利文獻4：日本特許第3774782號
專利文獻5：PCT/JP2018/011256
[本發明所欲解決的問題]
依接合體之用途，宜將接合層的電阻增高藉以提高絕緣性。例如，彈性波元件之情況，藉由將接合層之絕緣性增高，而可減少雜訊或損耗。因此，本申請案提出人揭露，藉由使接合層的組成為氧比率低之矽氧化物，而形成絕緣性高的接合層（專利文獻5）。
然則，具有不易經由由氧比率低之矽氧化物構成的接合層，將壓電性材料基板牢固而穩定地接合至由金屬氧化物構成的支持基板上之情況，在將壓電性材料基板供應至研磨加工等加工時發生剝離。
本發明之課題在於，經由由氧比率低之矽氧化物構成的接合層，將壓電性材料基板牢固而穩定地接合至由金屬氧化物構成的支持基板上。
[解決問題之技術手段]
本發明之特徵在於，具備：
支持基板，由金屬氧化物構成；
壓電性材料基板；
接合層，設置於該支持基板與該壓電性材料基板之間，具有Si（ 1 － x ）
Ox
（0.008≦x≦0.408）的組成；以及
非晶質層，設置於該接合層與該支持基板之間；
該非晶質層之氧比率，較該支持基板之氧比率更高。
此外，本發明係關於一種彈性波元件，其特徵在於具備上述接合體、及設置於壓電性材料基板上之電極。
[本發明之效果]
依本發明，則可經由由氧比率低之矽氧化物構成的接合層，將壓電性材料基板牢固而穩定地接合至由金屬氧化物構成的支持基板上。
以下，適宜參考附圖，並詳細地說明本發明。
圖1、圖2，係用於說明將支持基板直接接合至壓電性材料基板之製造例的示意圖。
如圖1（a）所示，於壓電性材料基板4之主面4a上形成接合層2。4b為壓電性材料基板4的相反側之主面。接著，如圖1（b）所示，如箭頭A般地對接合層2之表面2a照射中性射束，使接合層2之表面活性化而成為活性化面2b。另一方面，如圖1（c）所示，藉由對支持基板1之主面1a照射中性射束A而使其活性化，獲得形成有活性化面的支持基板1。1b係與活性化面為相反側之主面。
接著，如圖2（a）所示，將接合層之活性化面與支持基板1之活性化面1a直接接合，藉以獲得接合體5。此處，藉由控制中性射束A的輸出與照射時間等，而可沿著支持基板1之活性化面1a與接合層2B的接合界面，產生非晶質層10。
於較佳實施形態中，將接合體5的壓電性材料基板4之表面4b進一步研磨加工，如圖2（b）所示，使壓電性材料基板4A之厚度減小，獲得接合體5A。4c為研磨面。
圖2（c）中，藉由在壓電性材料基板4A之研磨面4c上形成既定的電極6，而製作彈性波元件7。
在圖3、圖4的實施形態，於壓電性材料基板4與接合層2、2A、2B之間，設置中間層11。
亦即，如圖3（a）所示，於壓電性材料基板4之主面4a上依序形成中間層11、接合層2。接著，如圖3（b）所示，如箭頭A般地對接合層2之表面2a照射中性射束，使接合層2A之表面活性化而成為活性化面2b。另一方面，如圖3（c）所示，藉由對支持基板1之主面1a照射中性射束A而使其活性化，獲得形成有活性化面的支持基板1。1b係與活性化面為相反側之主面。
接著，如圖4（a）所示，將接合層之活性化面與支持基板1之活性化面1a直接接合，藉以獲得接合體15。此處，藉由控制中性射束A的輸出與照射時間等，而可沿著支持基板1之活性化面1a與接合層2B的接合界面，產生非晶質層10。
於較佳實施形態中，將接合體15的壓電性材料基板4之表面4b進一步研磨加工，如圖4（b）所示，使壓電性材料基板4A之厚度減小，獲得接合體15A。4c為研磨面。
圖4（c）中，藉由在壓電性材料基板4A之研磨面4c上形成既定的電極6，而製作彈性波元件17。
本發明中，支持基板由金屬氧化物構成。此金屬氧化物，可為單一金屬的氧化物，或為複數種金屬的複合氧化物亦可。此金屬氧化物，宜從由SiAlON（矽鋁氮氧化物）、藍寶石、堇青石、富鋁紅柱石、及氧化鋁構成之族群選出。氧化鋁宜為透光性氧化鋁。
支持基板之相對密度，從接合強度的觀點來看，宜為95.5％以上，亦可為100％。相對密度係藉由阿基米德法測定。此外，支持基板之製法雖無特別限定，但宜為鍛燒體。
SiAlON，係將氮化矽與氧化鋁之混合物鍛燒所獲得的陶瓷，具有如下之組成：
Si6 － z
Alz
Oz
N8 － z
亦即，SiAlON，具有在氮化矽中混合氧化鋁的組成，z表示氧化鋁之混合比率。z更宜為0.5以上。此外，z更宜為4.0以下。
藍寶石為具有Al2
O3
的組成之單結晶，氧化鋁為具有Al2
O3
的組成之多結晶。堇青石，為具有2MgO・2Al2
O3
・5SiO2
的組成之陶瓷。富鋁紅柱石，為具有3Al2
O3
・2SiO2
～2Al2
O3
・SiO2
之範圍的組成之陶瓷。
壓電性材料基板之材質，若具有所需的壓電性即無限定，但宜為具有LiAO3
的組成之單結晶。此處，A係從由鈮及鉭構成之族群選出的一種以上之元素。因此，LiAO3
，可為鈮酸鋰，可為鉭酸鋰，亦可為鈮酸鋰－鉭酸鋰固溶體。
本發明中，具備接合層，其設置於支持基板與壓電性材料基板之間，具有Si（ 1 － x ）
Ox
（0.008≦x≦0.408）的組成。
此一組成，係相較於SiO2
（對應於x＝0.667）使氧比率相當低的組成。若藉由由此等組成之矽氧化物Si（ 1 － x ）
Ox
構成的接合層將壓電性材料基板對支持基板接合，則可增高接合層之絕緣性。
在構成接合層之Si（ 1 － x ）
Ox
的組成中，若x未滿0.008，則接合層之電阻變低，無法獲得期望之絕緣性。因此，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，變得容易發生壓電性材料基板的剝離，故使x為0.408以下，但更宜為0.225以下。
接合層之電阻率宜為4.8×103
Ω・cm以上，更宜為5.8×103
Ω・cm以上，特別宜為6.2×103
Ω・cm以上。另一方面，接合層之電阻率，一般為1.0×108
Ω・cm以下。
接合層之厚度，雖無特別限定，但從製造成本的觀點來看，宜為0.01～10μm，更宜為0.01～0.5μm。
接合層之成膜方法並未限定，可例示濺鍍（sputtering）法、化學氣相沉積法（CVD）、蒸鍍。此處，特別宜為使濺鍍靶材為Si之反應性濺鍍時，調整在腔室內流通的氧氣量，藉而可控制接合層之氧比率（x）。
接合層之具體製造條件依腔室規格而異，故可適宜選擇，而較佳例子中，使總壓力為0.28～0.34Pa，使氧分壓為1.2×10― 3
～5.7×10－ 2
Pa，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，於接合層與支持基板1之界面，控制使作為雜質的B（硼）量，成為5×1018
atoms／cm3
～5×1019
atoms／cm3
程度。藉此，可更為確實地確保接合層之絕緣性。
於較佳實施形態中，將接合層之活性化面與支持基板之活性化面直接接合。換而言之，沿著接合層與支持基板的界面，具有接合界面。在此一情況，接合層之活性化面的算術平均粗糙度Ra宜為1nm以下，更宜為0.3nm以下。此外，支持基板之活性化面的算術平均粗糙度Ra宜為1nm以下，更宜為0.3nm以下。藉此，進一步改善支持基板與接合層之接合強度。
本發明之接合體，進一步具備在接合層與支持基板之間產生的非晶質層；非晶質層之氧比率，較支持基板之氧比率更高。亦即，發現沿著支持基板之活性化面產生非晶質層，而由於此非晶質層之氧擴散的進展，使非晶質層之氧比率，較構成支持基板的金屬氧化物之氧比率變得更高的情況。且發現在氧的擴散如此地進行之情況，壓電性材料基板的對支持基板之接合強度變高，例如在藉由加工將壓電性材料基板減薄等情況，亦不易發生壓電性材料基板的剝離。
於較佳實施形態中，非晶質層的組成，以構成支持基板之金屬、氧（O）、及氬（Ar）作為主成分。然則，在支持基板係由SiAlON構成之情況，非晶質層的組成，以構成支持基板之矽（Si）、鋁（Al）、氮（N）、氧（O）、及氬（Ar）作為主成分。「作為主成分」，係指使總原子比率為100原子％時，此等原子之原子比率的總合為95原子％以上，更宜為97原子％以上。尤其宜使非晶質層的組成，與支持基板之材質的組成為相同種類，且氧比率較支持基板之材質更高，且含有氬。
本發明中，非晶質層之氧比率，較支持基板之氧比率更高。此一氧比率的差，從改善接合強度等觀點來看，宜為0.5原子％以上，更宜為1.0原子％以上。此外，此一氧比率的差，現實上宜為7.0原子％以下。
此外，從改善接合強度等觀點來看，非晶質層之氬（Ar）的原子比率，宜為1.0原子％以上，更宜為1.5原子％以上。此外，非晶質層之氬（Ar）的原子比率，宜為5.0原子％以下，更宜為4.8原子％以下。
中間層之材質，若為與接合層及壓電性材料基板接合之材質即無特別限定，但宜為SiO2
、Ta2
O5
、TiO2
、ZrO2
、HfO2
、Nb2
O3
、Bi2
O3
、Al2
O3
、MgO、AlN、Si3
N4
。
尤其是，在高頻率取向（3.5～6GHz之5G通訊的高頻域取向等），必須改善彈性波的頻率，此一情況，中間層之材質宜為高音速材料。此等高音速材料的音速，宜為6000m／s以上，更宜為10000m／s以上，中間層之材質的音速無特別上限，實際上不易超過30000m／s，故為30000m／s以下，進一步多為25000m／s以下。作為此等高音速材料，可例示AlN、Si3
N4
。此外，材質的音速，係從以JIS法測定出之密度（JIS C2141）、楊氏模數（JIS R1602）、蒲松比（Poisson's ratio）（JIS R1602）算出。
此外，在高頻率取向（3.5～6GHz之5G通訊的高頻域取向等），輸入高功率的訊號，故必須改善散熱性。此一情況，宜使中間層之材質為高熱傳導材料。此等高熱傳導材料的熱導率，宜為100W／（m・K）以上，更宜為900W／（m・K）以上，特別宜為1000W／（m・K）以上。中間層之材質的熱導率無特別上限，實際上不易超過5000W／（m・K），故為5000W／（m・K）以下，進一步多為3000W／（m・K）以下。作為此等高音速材料，可例示AlN、Si3
N4
。此外，材質的熱導率，係遵循JIS R1611而測定。
以下，對於本發明之各構成要素進一步說明。
本發明之接合體的用途並未特別限定，例如可適宜應用在彈性波元件或光學元件。
作為彈性波元件，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，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。
於壓電性材料基板之底面，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，發揮使壓電性材料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，於壓電性材料基板之表面形成梳齒狀電極，藉由設置在支持基板的孔洞而成為使壓電性材料基板之金屬膜露出的構造。作為此等金屬膜之材質，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材料層的複合基板。
此外，於壓電性材料基板之底面，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，於壓電性材料基板之表背面形成電極，藉由將絕緣膜打洞而成為使壓電性材料基板之金屬膜露出的構造。作為此等金屬膜之材質，例如可列舉鉬、釕、鎢、鉻、鋁等。此外，作為絕緣膜之材質，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，可於壓電性材料基板中形成周期性極化反轉構造。
本發明之對象為彈性波元件，在壓電性材料基板的材質為鉭酸鋰之情況，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36～47°（例如42°）的方向者，由於其傳播損耗小故適宜。
此外，在壓電性材料基板係由鈮酸鋰構成之情況，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60～68°（例如64°）的方向者，由於其傳播損耗小故適宜。進一步，壓電性材料基板之尺寸，並未特別限定，但例如直徑為50～150mm、厚度為0.2～60μm。
為了獲得本發明之接合體，宜為下述方法。
首先，將接合層之表面、支持基板之表面（接合面）平坦化而獲得平坦面。此處，各表面之平坦化的方法，具有拋光（lap）研磨、化學機械研磨加工（Chemical Mechanical Polishing, CMP）等。此外，平坦面，宜為Ra≦1nm，更宜為0.3nm以下。
接著，為了將研磨劑的殘渣與加工變質層除去，而清洗接合層、支持基板之表面。清洗表面的方法，具有濕式清洗、乾式清洗、刷擦清洗等，但為了簡便且有效率地獲得乾淨表面，宜為刷擦清洗。此時，特別宜在使用SUNWASH LH540作為清洗液後，使用丙酮與IPA之混合溶液藉由刷擦清洗機清洗。
接著，藉由對接合層之表面及支持基板之表面照射中性射束，而使各平坦面活性化。
在施行中性射束所進行之表面活性化時，宜使用如專利文獻3記載的裝置產生中性射束，予以照射。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。構成射束之原子種，宜為惰性氣體（氬、氮等）。
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。
接著，在真空環境氣體下，使活性化面彼此接觸，予以接合。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。
[實施例]
（實施例1、2、3；比較例1、2）
參考圖1及圖2並依據所說明之方法，製作出表1、表2所示的各例之接合體5、5A。
具體而言，將具備OF（Orientation Flat, 定向平面）部，直徑4英吋、厚度250μm之鉭酸鋰基板（LT基板），作為壓電性材料基板4使用。LT基板，利用使彈性表面波（SAW）的傳播方向為X，切出角旋轉Y切割基板，即46°Y切割X傳播LT基板。壓電性材料基板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，於壓電性材料基板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，改變接合層2的氧比率。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英吋、厚度500μm之由SiAlON（z＝2.5）構成的支持基板1。藉由化學機械研磨加工（CMP），將支持基板1之表面1a、1b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，將其等導入真空腔室。抽真空至10－ 6
Pa範圍後，對各基板之接合面1a、2b照射高速原子束（加速電壓1kV、Ar流量27sccm）120秒。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分鐘而將其等接合（參考圖2（a））。接著，將獲得的各例之接合體5以100℃加熱20小時。
接著，將壓電性材料基板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））。
對於獲得的各例之接合體5、5A，評價下述特性。
（非晶質層之確認）
如同下述地觀察非晶質層之存在。
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。
（接合層、支持基板、非晶質層中之氧原子、氬原子的比率）
利用下述裝置，施行EDS（能量散射型X射線光譜儀）所進行之元素分析，測定接合層、支持基板、非晶質層中之氧原子、氬原子的比率。
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。
（接合強度）
藉由裂縫開口法（Crack Opening Method），對於各例之接合體5、5A測定接合強度。然則，若接合強度超過1.75J／m2
，則不發生接合層2B附近的剝離，而接合體5、5A產生塊體破壞。
[表1]
| 比較例1 | 比較例2 | ||||||
| 壓電性材料基板 | 鉭酸鋰 | 鉭酸鋰 | |||||
| 支持基板 | SiAlON（z＝2.5） | SiAlON（z＝2.5） | |||||
| FAB照射量（kJ） | 45 | 22.5 | |||||
| 接合強度（J／m2 ） | 0.8 | 0.2 | |||||
| 原子濃度atom％ | 接合層 | 非晶質層 | 支持基板 | 接合層 | 非晶質層 | 支持基板 | |
| O | 5.5 | 20.0 | 20.1 | 5.6 | 19.1 | 19.5 | |
| Ar | 0.2 | 1.3 | 0.0 | 0.1 | 0.9 | 0.0 |
[表2]
| 實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | ||||||||
| 壓電性材料基板 | 鉭酸鋰 | 鉭酸鋰 | 鉭酸鋰 | |||||||
| 支持基板 | SiAlON | SiAlON | SiAlON | |||||||
| FAB照射量（kJ） | 135 | 90 | 180 | |||||||
| 接合強度（J／m2 ） | 2.5 | 2.1 | 2.0 | |||||||
| 原子濃度atom％ | 接合層 | 非晶質層 | 支持基板 | 接合層 | 非晶質層 | 支持基板 | 接合層 | 非晶質層 | 支持基板 | |
| O | 5.8 | 22.2 | 19.9 | 5.6 | 21.1 | 20.0 | 5.7 | 22.5 | 18.2 | |
| Ar | 0.3 | 3.9 | 0.0 | 0.1 | 2.3 | 0.0 | 0.4 | 4.3 | 0.0 |
在比較例1、2，非晶質層之氧比率較支持基板之氧比率略低，而接合強度皆低。
在實施例1、2、3，非晶質層之氧比率較支持基板之氧比率更高，但接合強度皆顯著改善，於研磨壓電性材料基板時亦未發生剝離。
（實施例4、比較例3）
於實施例1中，將支持基板之材質變更為藍寶石，此外亦變更FAB照射量。其他以與實施例1同樣的方式製作接合體5、5A，測定各部分之氧比率、氬比率及接合強度。於表3顯示其結果。
[表3]
| 實施例4 | 比較例3 | ||||||
| 壓電性材料基板 | 鉭酸鋰 | 鉭酸鋰 | |||||
| 支持基板 | 藍寶石 | 藍寶石 | |||||
| FAB照射量（kJ） | 135 | 45 | |||||
| 接合強度（J／m2 ） | 2.2 | 0.7 | |||||
| 原子濃度atom％ | 接合層 | 非晶質層 | 支持基板 | 接合層 | 非晶質層 | 支持基板 | |
| O | 5.5 | 32.2 | 30.3 | 5.5 | 30.2 | 30.3 | |
| Ar | 0.3 | 3.5 | 0.0 | 0.1 | 1.3 | 0.0 |
在比較例3，非晶質層之氧比率較支持基板之氧比率略低，而接合強度低。
在實施例4，非晶質層之氧比率較支持基板之氧比率更高，但接合強度顯著改善，於研磨壓電性材料基板時亦未發生剝離。
（實施例5、比較例4）
於實施例1中，將支持基板之材質變更為堇青石，此外亦變更FAB照射量。其他以與實施例1同樣的方式製作接合體5、5A，測定各部分之氧比率、氬比率及接合強度。於表4顯示其結果。
[表4]
| 實施例5 | 比較例4 | ||||||
| 壓電性材料基板 | 鉭酸鋰 | 鉭酸鋰 | |||||
| 支持基板 | 堇青石 | 堇青石 | |||||
| FAB照射量（kJ） | 135 | 45 | |||||
| 接合強度（J／m2 ） | 2.0 | 0.6 | |||||
| 原子濃度atom％ | 接合層 | 非晶質層 | 支持基板 | 接合層 | 非晶質層 | 支持基板 | |
| O | 5.6 | 69.9 | 68.5 | 5.7 | 68.4 | 68.4 | |
| Ar | 0.1 | 3.6 | 0.0 | 0.1 | 1.1 | 0.0 |
在比較例4，非晶質層之氧比率與支持基板之氧比率相同，而接合強度低。
在實施例5，非晶質層之氧比率較支持基板之氧比率更高，但接合強度顯著改善，於研磨壓電性材料基板時亦未發生剝離。
（實施例6、比較例5）
於實施例1中，將支持基板之材質變更為富鋁紅柱石，此外亦變更FAB照射量。其他以與實施例1同樣的方式製作接合體5、5A，測定各部分之氧比率、氬比率及接合強度。於表5顯示其結果。
[表5]
| 實施例6 | 比較例5 | ||||||
| 壓電性材料基板 | 鉭酸鋰 | 鉭酸鋰 | |||||
| 支持基板 | 富鋁紅柱石 | 富鋁紅柱石 | |||||
| FAB照射量（kJ） | 135 | 45 | |||||
| 接合強度（J／m2 ） | 2.4 | 0.9 | |||||
| 原子濃度atom％ | 接合層 | 非晶質層 | 支持基板 | 接合層 | 非晶質層 | 支持基板 | |
| O | 5.6 | 69.3 | 66.8 | 5.5 | 66.8 | 66.9 | |
| Ar | 0.1 | 3.6 | 0.0 | 0.1 | 1.2 | 0.0 |
在比較例5，非晶質層之氧比率較支持基板之氧比率略低，而接合強度低。
在實施例6，非晶質層之氧比率較支持基板之氧比率更高，但接合強度顯著改善，於研磨壓電性材料基板時亦未發生剝離。
（實施例7、比較例6）
於實施例1中，將支持基板之材質變更為透光性氧化鋁，此外亦變更FAB照射量。其他以與實施例1同樣的方式製作接合體5、5A，測定各部分之氧比率、氬比率及接合強度。於表6顯示其結果。
[表6]
| 實施例7 | 比較例6 | ||||||
| 壓電性材料基板 | 鉭酸鋰 | 鉭酸鋰 | |||||
| 支持基板 | 透光性氧化鋁 | 透光性氧化鋁 | |||||
| FAB照射量（kJ） | 135 | 45 | |||||
| 接合強度（J／m2 ） | 2.0 | 0.7 | |||||
| 原子濃度atom％ | 接合層 | 非晶質層 | 支持基板 | 接合層 | 非晶質層 | 支持基板 | |
| O | 5.5 | 30.7 | 28.6 | 5.5 | 28.5 | 28.7 | |
| Ar | 0.3 | 3.5 | 0.0 | 0.1 | 1.2 | 0.0 |
在比較例6，非晶質層之氧比率較支持基板之氧比率略低，而接合強度低。
在實施例7，非晶質層之氧比率較支持基板之氧比率更高，但接合強度顯著改善，於研磨壓電性材料基板時亦未發生剝離。
1:支持基板
1a,1b,2a,2b,4a,4b,4c:面
2,2A,2B:接合層
4,4A:壓電性材料基板
5,5A,15,15A:接合體
6:電極
7,17:彈性波元件
10:非晶質層
11:中間層
A:中性射束
圖1（a）顯示於壓電性材料基板4上設置接合層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）顯示將壓電性材料基板4與支持基板1接合的狀態，圖2（b）顯示藉由加工將壓電性材料基板4A減薄的狀態，圖2（c）顯示於壓電性材料基板4A上設置電極6的狀態。
圖3（a）顯示於壓電性材料基板4上設置中間層11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）顯示將壓電性材料基板4與支持基板1接合的狀態，圖4（b）顯示藉由加工將壓電性材料基板4A減薄的狀態，圖4（c）顯示於壓電性材料基板4A上設置電極6的狀態。
1:支持基板
1a,1b,2b,4a,4b,4c:面
2B:接合層
4,4A:壓電性材料基板
5,5A:接合體
6:電極
7:彈性波元件
10:非晶質層
Claims (3)
- 一種接合體，抑制壓電性材料基板的剝離，包含：支持基板，由金屬氧化物構成；該壓電性材料基板；接合層，設置於該支持基板與該壓電性材料基板之間，具有Si(1-x)Ox(0.008≦x≦0.408)的組成；以及非晶質層，設置於該接合層與該支持基板之間；其特徵在於：該非晶質層之氧比率，較該支持基板之氧比率更高；該金屬氧化物，係從由SiAlON(矽鋁氮氧化物)、藍寶石、堇青石、富鋁紅柱石、及氧化鋁構成之族群選出；該壓電性材料基板，係從由鈮酸鋰、鉭酸鋰、及鈮酸鋰-鉭酸鋰固溶體構成之族群選出。
- 如申請專利範圍第1項之接合體，其中，更包含中間層，其設置於該接合層與該壓電性材料基板之間。
- 一種彈性波元件，其特徵為包含：如申請專利範圍第1或2項之接合體、以及設置於該壓電性材料基板上之電極。
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