WO2017163722A1 - 接合方法 - Google Patents

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material substrate
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知義 多井
裕二 堀
浅井　圭一郎
隆史 吉野
万佐司 後藤
滑川　政彦
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日本碍子株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for joining a piezoelectric material substrate and a support substrate made of a single crystal.
  • acoustic wave devices that can function as filter elements and oscillators used in cellular phones, etc., and acoustic wave devices such as Lamb wave elements using piezoelectric thin films and thin film resonators (FBARs) are known.
  • FBARs piezoelectric thin films and thin film resonators
  • a surface acoustic wave device a device in which a supporting substrate and a piezoelectric substrate that propagates a surface acoustic wave are bonded together and a comb-shaped electrode capable of exciting a surface acoustic wave is provided on the surface of the piezoelectric substrate is known.
  • Patent Document 1 proposes a surface acoustic wave device having a structure in which a piezoelectric substrate and a silicon substrate are bonded together with an adhesive layer made of an epoxy adhesive.
  • the surface of the piezoelectric substrate is a rough surface, a filling layer is provided on the rough surface, the surface is flattened, and the filling layer is bonded to the silicon substrate via the adhesive layer (Patent Document 3).
  • epoxy resin and acrylic resin are used for the filling layer and adhesive layer, and by making the bonding surface of the piezoelectric substrate rough, the reflection of bulk waves is suppressed and spurious is reduced. Yes. Further, since the rough surface is filled and flattened and then adhered, bubbles are unlikely to enter the adhesive layer.
  • a plasma activation method When directly bonding a silicon substrate to a piezoelectric substrate, a plasma activation method is generally used. However, in the plasma activation method, heating is required to increase the strength after bonding, and when the bonding temperature is low, the bonding strength tends to decrease. However, when the bonding temperature is increased, cracks are likely to occur due to the difference in thermal expansion coefficient between the silicon substrate and the piezoelectric substrate.
  • the bonding strength between the silicon substrate and the piezoelectric substrate is low, and it may be peeled off in the processing step after bonding.
  • An object of the present invention is to enable bonding at room temperature and improve bonding strength when directly bonding a piezoelectric material substrate and a support substrate made of a single crystal.
  • a first invention is a method of joining a piezoelectric material substrate and a support substrate made of a single crystal, Forming a bonding layer on the piezoelectric material substrate, wherein the bonding layer is made of one or more materials selected from the group consisting of silicon nitride, aluminum nitride, alumina, tantalum pentoxide, mullite, niobium pentoxide, and titanium oxide;
  • the step of activating the surface of the bonding layer and the surface of the support substrate by irradiating the surface of the bonding layer and the surface of the support substrate with a neutral beam, and the step of directly bonding the surface of the bonding layer and the surface of the support substrate It is characterized by having.
  • a second invention is a method of joining a piezoelectric material substrate made of a piezoelectric single crystal and a support substrate made of a single crystal, Forming a bonding layer on the support substrate, wherein the bonding layer is made of one or more materials selected from the group consisting of silicon nitride, aluminum nitride, alumina, tantalum pentoxide, mullite, niobium pentoxide, and titanium oxide; Activating the surface of the bonding layer and the surface of the piezoelectric material substrate by irradiating the surface of the bonding layer and the surface of the piezoelectric material substrate with a neutral beam; and It has the process of joining directly the said surface and the said surface of the said piezoelectric material board
  • a third invention is a method of joining a piezoelectric material substrate and a support substrate made of a single crystal, A first bonding layer is formed on the piezoelectric material substrate, and the first bonding layer is selected from the group consisting of silicon nitride, aluminum nitride, alumina, tantalum pentoxide, mullite, niobium pentoxide, and titanium oxide. A process consisting of one or more materials, A second bonding layer is formed on the support substrate, and the second bonding layer is one or more selected from the group consisting of silicon nitride, aluminum nitride, alumina, tantalum pentoxide, mullite, niobium pentoxide and titanium oxide.
  • Process consisting of Activating the surface of the first bonding layer and the surface of the second bonding layer by irradiating the surface of the first bonding layer and the surface of the second bonding layer with a neutralized beam And a step of directly bonding the surface of the first bonding layer and the surface of the second bonding layer.
  • (A) shows a state where the silicon oxide film 2 is provided on the piezoelectric material substrate 1, (b) shows a state where the bonding layer 3 is provided on the silicon oxide film 2, and (c) shows a state where the bonding is performed.
  • a state in which the surface 4a of the layer 4 is flattened is shown, and (d) shows a state in which the flat surface 4a is activated by the neutralizing beam A.
  • (A) shows the state where the piezoelectric material substrate 1 and the support substrate 6 are joined, (b) shows the state where the piezoelectric material substrate 1 is thinned by processing, and (c) shows the piezoelectric material substrate 1A.
  • a state in which the electrode 10 is provided is shown.
  • (A) shows a state in which the surface of the piezoelectric material substrate 11 is a rough surface
  • (b) shows a state in which the bonding layer 12 is provided on the rough surface 11 a
  • (c) shows a state of the bonding layer 13.
  • a state in which the surface 13a is flattened is shown
  • (d) shows a state in which the flat surface 14 is activated by the neutralizing beam A.
  • (A) shows the state where the piezoelectric material substrate 11 and the support substrate 6 are joined
  • (b) shows the state where the piezoelectric material substrate 11 is thinned by processing
  • (c) shows the piezoelectric material substrate 11A.
  • a state in which the electrode 10 is provided is shown.
  • (A) is a state in which a silicon oxide film 22 is provided on the rough surface 11a of the piezoelectric material substrate 11, a bonding layer 13A is provided on the silicon oxide film 22, and the bonding layer 13A is directly bonded to the surface 6a of the support substrate 6.
  • (B) shows a state in which the piezoelectric material substrate 11A is thinned
  • (c) shows a state in which the electrode 10 is provided on the piezoelectric material substrate 11A.
  • (A) shows a state in which the silicon oxide film 2 and the bonding layer 3 are provided on the support substrate 6, (b) shows a state in which the surface 3a of the bonding layer 3 is planarized, and (c) shows A state in which the flat surface is activated by the neutralizing beam A is shown.
  • (A) shows a state where the support substrate 6 and the piezoelectric material substrate 1 are joined, (b) shows a state where the piezoelectric material substrate 1A is further thinned by processing, and (c) shows a piezoelectric material. The state which provided the electrode 10 on the board
  • (A) shows a state in which the flat surfaces of the first bonding layer 4A on the piezoelectric material substrate 1 and the silicon oxide film 2 are activated, and (b) shows the second bonding layer on the support substrate 6.
  • the state which activated the flat surface of 4B is shown.
  • (A) shows a joined body of the piezoelectric material substrate 1 and the support substrate 6,
  • (b) shows a state in which the piezoelectric material substrate 1A is thinned
  • (c) shows a state on the piezoelectric material substrate 1A.
  • the state which provided the electrode 10 is shown.
  • (A) shows a state in which the surface 14 of the first bonding layer 13A on the piezoelectric material substrate 11 is activated, and (b) shows a flat surface 5B of the second bonding layer 4B on the support substrate 6.
  • the state in which is activated shows a joined body of the piezoelectric material substrate 11 and the support substrate 6, (b) shows a state in which the piezoelectric material substrate 11A is thinned, and (c) shows a state on the piezoelectric material substrate 11A. The state which provided the electrode 10 is shown.
  • (A) shows a state in which the surface 14 of the first bonding layer 13A on the piezoelectric material substrate 11 is activated, and (b) shows a flat surface 5B of the second bonding layer 4B on the support substrate 6.
  • the state in which is activated shows a joined body of the piezoelectric material substrate 11 and the support substrate 6, (b) shows a state in which the piezoelectric material substrate 11A is thinned, and (c) shows a state on the piezoelectric material substrate 11A. The state which provided the electrode 10 is shown.
  • 1 to 5 relate to the first invention.
  • 1 and 2 relate to an embodiment in which a silicon oxide film is provided on a piezoelectric material substrate.
  • a silicon oxide film 2 is provided on the surface 1 a of the piezoelectric material substrate 1.
  • 1b is the opposite surface.
  • the bonding layer 3 is provided on the silicon oxide film 2. At this time, the surface of the bonding layer 3 may be uneven.
  • the flat surface 4 a is formed by flattening the surface 3 a of the bonding layer 3. By this flattening process, the thickness of the bonding layer 3 is usually reduced, resulting in a thinner bonding layer 4 (see FIG. 1C).
  • the flat surface 4 a is irradiated with a neutral beam as indicated by an arrow A to activate the surface of the bonding layer 4 ⁇ / b> A to be an activated surface 5.
  • the surface of the support substrate 6 is activated by irradiating the surface with a neutralized beam, thereby forming an activated surface 6a. Then, the bonded body 7 is obtained by directly bonding the activated surface 6a of the support substrate 6 and the activated surface 5 of the bonding layer 4A.
  • the surface 1b of the piezoelectric material substrate of the joined body 7 is further polished to reduce the thickness of the piezoelectric material substrate 1A as shown in FIG. 1c is a polished surface.
  • the surface acoustic wave element 9 is manufactured by forming a predetermined electrode 10 on the polishing surface 1c of the piezoelectric material substrate 1A.
  • 3 and 4 relate to an embodiment in which the surface of the piezoelectric material substrate is rough.
  • the surface 11a of the piezoelectric material substrate 11 is processed to form a rough surface 11a.
  • 11b is the opposite surface.
  • the bonding layer 12 is provided on the rough surface 11a.
  • the rough surface is also transferred to the surface 12a of the bonding layer 12, and irregularities are formed.
  • the surface 12a of the bonding layer 12 is flattened to form a flat surface 13a as shown in FIG.
  • the flat surface 13 a is irradiated with a neutral beam as indicated by an arrow A to activate the surface of the bonding layer 13 A to be an activated surface 14.
  • the surface of the support substrate 6 is activated by irradiating the surface with a neutralized beam to obtain an activated surface 6a.
  • the bonded body 17 is obtained by directly bonding the activated surface 6a of the support substrate 6 and the activated surface 14 of the bonding layer 13A.
  • the surface 11b of the piezoelectric material substrate of the bonded body 17 is further polished to reduce the thickness of the piezoelectric material substrate 11A as shown in FIG. 11c is a polished surface.
  • a predetermined electrode 10 is formed on the polishing surface 11c of the piezoelectric material substrate 11A.
  • a rough surface is formed on the piezoelectric material substrate 11, and a silicon oxide film is further formed on the rough surface. That is, as shown in FIG. 5A, the surface of the piezoelectric material substrate 11 is processed to form a rough surface 11a. Next, a silicon oxide film 22 is provided on the rough surface 11a.
  • a bonding layer is further provided on the surface of the bonding layer 22, and the surface of the bonding layer is flattened to form a flat surface.
  • the neutral surface is irradiated with a neutral beam to activate the surface of the bonding layer 13 ⁇ / b> A to be an activated surface 14.
  • the bonded body 21 is obtained by directly bonding the activated surface 6a of the support substrate 6 and the activated surface 14 of the bonding layer 13A.
  • the surface 11b of the piezoelectric material substrate of the joined body 17 is further polished to reduce the thickness of the piezoelectric material substrate 11A as shown in FIG. 11c is a polished surface.
  • the predetermined electrode 10 is formed on the polishing surface 11c of the piezoelectric material substrate 11A.
  • a piezoelectric material substrate made of a piezoelectric single crystal and a support substrate made of a single crystal are joined. That is, a bonding layer is formed on the support substrate, and the bonding layer is made of one or more materials selected from the group consisting of silicon nitride, aluminum nitride, alumina, tantalum pentoxide, mullite, niobium pentoxide, and titanium oxide.
  • the surface of the bonding layer and the surface of the piezoelectric material substrate are activated by irradiating the surface of the bonding layer and the surface of the piezoelectric material substrate with a neutral beam.
  • the bonded body is obtained by directly bonding the surface of the bonding layer and the surface of the piezoelectric material substrate.
  • FIGS. 6 and 7 relate to the embodiment of the second invention.
  • FIGS. 6 and 7 relate to an embodiment in which the silicon oxide film 2 is provided on the support substrate 6.
  • the silicon oxide film 2 is provided on the surface 6a of the support substrate 6, and the bonding layer 3 is provided thereon. At this time, the surface 3a of the bonding layer 3 may be uneven.
  • the surface 3a of the bonding layer 3 is flattened to form a flat surface 4a on the bonding layer 4 as shown in FIG.
  • the flat surface 4 a is irradiated with a neutralizing beam as indicated by an arrow A to activate the surface of the bonding layer 4 A to be an activated surface 5.
  • the surface of the piezoelectric material substrate 1 is activated by irradiating the surface with a neutralized beam to obtain an activated surface 1d (see FIG. 7A).
  • 7A is obtained by directly bonding the activated surface 5 of the bonding layer 4A on the support substrate 6 and the activated surface 1d of the piezoelectric material substrate 1 to each other.
  • the surface 1b of the piezoelectric material substrate of the joined body is further polished to reduce the thickness of the piezoelectric material substrate 1A as shown in FIG. 7B.
  • 1c is a polished surface.
  • the surface acoustic wave element 29 is manufactured by forming a predetermined electrode 10 on the polished surface 1c of the piezoelectric material substrate 1A.
  • a silicon oxide film and a bonding layer are sequentially provided on the support substrate 6.
  • the surface 6 of the support substrate 6 may be a rough surface
  • the silicon oxide film may be omitted
  • the bonding layer may be provided directly on the rough surface.
  • the third invention provides a method for joining a piezoelectric material substrate and a support substrate made of a single crystal. That is, a first bonding layer made of one or more materials selected from the group consisting of silicon nitride, aluminum nitride, alumina, tantalum pentoxide, mullite, niobium pentoxide and titanium oxide is provided on the piezoelectric material substrate. Further, a second bonding layer made of one or more materials selected from the group consisting of silicon nitride, aluminum nitride, alumina, tantalum pentoxide, mullite, niobium pentoxide, and titanium oxide is provided on the support substrate. Both are activated by irradiating the surface of the first bonding layer and the surface of the second bonding layer with a neutral beam. Next, the surface of the first bonding layer and the surface of the second bonding layer are directly bonded.
  • FIGS. 8 and 9 relate to an embodiment in which the silicon oxide film 2 is provided on the piezoelectric material substrate 1 and the silicon oxide film 2 is also provided on the support substrate 6.
  • a silicon oxide film 2 is provided on the surface 1a of the piezoelectric material substrate 1, and a first bonding layer is provided thereon.
  • the surface of the first bonding layer 3 is flattened to form a flat surface, and the flat surface is irradiated with a neutralization beam as shown by an arrow A, The surface of the bonding layer 4A is activated to form an activated surface 5A.
  • the silicon oxide film 2 is provided on the surface of the support substrate 6, and the second bonding layer is provided thereon.
  • the surface of the second bonding layer is flattened to form a flat surface, and the flat surface is irradiated with a neutralization beam as indicated by an arrow A, so that the second bonding is performed.
  • the surface of the layer 4B is activated to form an activated surface 5B.
  • the activation surface 5A of the first bonding layer 4A on the piezoelectric material substrate 1 and the activation surface 5B of the second bonding layer 4B on the support substrate 6 are directly bonded (see FIG. 9A). ).
  • the bonding layers 4A and 4B are integrated to form the bonding layer 30, and the bonded body 37 is obtained (see FIG. 9B).
  • the surface 1b of the piezoelectric material substrate of the joined body is further polished to reduce the thickness of the piezoelectric material substrate 1A as shown in FIG. 9B.
  • the surface acoustic wave element 39 is manufactured by forming a predetermined electrode 10 on the polished surface 1c of the piezoelectric material substrate 1A.
  • a rough surface is provided on the piezoelectric material substrate 11. That is, as shown in FIG. 10A, the surface of the piezoelectric material substrate 11 is a rough surface 11a, and the first bonding layer 13A is provided thereon. Then, the surface of the first bonding layer 13A is flattened to form a flat surface, and the neutral surface is irradiated with a neutral beam as indicated by an arrow A to activate the surface of the first bonding layer 13A. To be an activated surface 14.
  • the silicon oxide film 2 is provided on the surface of the support substrate 6, and the second bonding layer is provided thereon. Then, the surface of the second bonding layer is flattened to form a flat surface, and the neutral surface is irradiated with a neutral beam as indicated by an arrow A to activate the surface of the second bonding layer 4B. The activated surface 5B.
  • the activation surface 14 of the first bonding layer 13A on the piezoelectric material substrate 1 and the activation surface 5B of the second bonding layer 4B on the support substrate 6 are directly bonded (see FIG. 11A). ).
  • the bonding layer 13A and the bonding layer 4A are integrated to form the bonding layer 30A, and the bonded body 47 is obtained (see FIG. 11B).
  • the surface 1b of the piezoelectric material substrate of the joined body is further polished to reduce the thickness of the piezoelectric material substrate 1A as shown in FIG.
  • the surface acoustic wave element 49 is produced by forming a predetermined electrode 10 on the polished surface 1c of the piezoelectric material substrate 1A.
  • the rough surface is provided on the piezoelectric material substrate 11, and the silicon oxide film is provided thereon.
  • a silicon oxide film is also provided on the support substrate.
  • the surface of the piezoelectric material substrate 11 is a rough surface 11a, and a silicon oxide film 22 is provided thereon.
  • the surface of the silicon oxide film 22 is also rough.
  • the first bonding layer 13 ⁇ / b> A is provided on the silicon oxide film 22.
  • the surface of the first bonding layer 13A is flattened to form a flat surface, and the neutral surface is irradiated with a neutral beam as indicated by an arrow A to activate the surface of the first bonding layer 13A.
  • the silicon oxide film 2 is provided on the surface of the support substrate 6, and the second bonding layer is provided thereon. Then, the surface of the second bonding layer is flattened to form a flat surface, and the neutral surface is irradiated with a neutral beam as indicated by an arrow A to activate the surface of the second bonding layer 4B. The activated surface 5B.
  • the activation surface 14 of the first bonding layer 13A on the piezoelectric material substrate 11 and the activation surface 5B of the second bonding layer 4B on the support substrate 6 are directly bonded (see FIG. 13A). ).
  • the bonding layers 13A and 4B are integrated to form the bonding layer 30A, and the bonded body 57 is obtained (see FIG. 13B).
  • the surface 11b of the piezoelectric material substrate of the joined body is further polished to reduce the thickness of the piezoelectric material substrate 11A as shown in FIG.
  • the surface acoustic wave element 59 is manufactured by forming a predetermined electrode 10 on the polished surface 1c of the piezoelectric material substrate 11A.
  • the joined body of the present invention is not particularly limited, and can be suitably applied to, for example, an acoustic wave element or an optical element.
  • a surface acoustic wave device As the acoustic wave element, a surface acoustic wave device, a Lamb wave element, a thin film resonator (FBAR), and the like are known.
  • a surface acoustic wave device has an IDT (Interdigital-Transducer) electrode (also referred to as a comb-shaped electrode or a comb-shaped electrode) for exciting surface acoustic waves on the surface of a piezoelectric material substrate and an output side for receiving surface acoustic waves. IDT electrodes are provided. When a high frequency signal is applied to the IDT electrode on the input side, an electric field is generated between the electrodes, and a surface acoustic wave is excited and propagates on the piezoelectric substrate. Then, the propagated surface acoustic wave can be taken out as an electric signal from the IDT electrode on the output side provided in the propagation direction.
  • IDT Interdigital-Transducer
  • a metal film may be provided on the bottom surface of the piezoelectric material substrate.
  • the metal film plays a role of increasing the electromechanical coupling coefficient in the vicinity of the back surface of the piezoelectric substrate when a Lamb wave element is manufactured as an elastic wave device.
  • the Lamb wave element has a structure in which comb electrodes are formed on the surface of the piezoelectric substrate, and the metal film of the piezoelectric substrate is exposed by the cavity provided in the support substrate.
  • Examples of the material of such a metal film include aluminum, an aluminum alloy, copper, and gold.
  • a metal film and an insulating film may be provided on the bottom surface of the piezoelectric material substrate.
  • the metal film serves as an electrode when a thin film resonator is manufactured as an acoustic wave device.
  • the thin film resonator has a structure in which electrodes are formed on the front and back surfaces of the piezoelectric substrate, and the metal film of the piezoelectric substrate is exposed by using the insulating film as a cavity.
  • the material for such a metal film include molybdenum, ruthenium, tungsten, chromium, and aluminum.
  • the material for the insulating film include silicon dioxide, phosphorous silica glass, and boron phosphorous silica glass.
  • examples of the optical element include an optical switching element, a wavelength conversion element, and an optical modulation element.
  • a periodically poled structure can be formed in the piezoelectric material substrate.
  • the present invention When the present invention is applied to an optical element, it is possible to reduce the size of the optical element. In particular, when a periodic polarization reversal structure is formed, deterioration of the periodic polarization reversal structure due to heat treatment can be prevented. Furthermore, since the bonding layer materials of the present invention such as silicon oxide and tantalum pentoxide are also highly insulating materials, the occurrence of polarization inversion is suppressed during the treatment with the neutralized beam before bonding, and the piezoelectric material substrate The shape of the formed periodically poled structure is hardly disturbed.
  • the piezoelectric material substrate used in the present invention may be a single crystal.
  • the surface of the piezoelectric material substrate can be activated by the neutral beam.
  • a silicon oxide film is provided on the piezoelectric material substrate or the surface of the piezoelectric material substrate is roughened, it cannot be activated by the neutralizing beam.
  • the piezoelectric material substrate can be directly bonded to the support substrate.
  • the material of the piezoelectric material substrate include lithium tantalate (LT) single crystal, lithium niobate (LN) single crystal, lithium niobate-lithium tantalate solid solution single crystal, crystal, and lithium borate. .
  • LT or LN is more preferable.
  • LT and LN are suitable as surface acoustic wave devices for high frequencies and wideband frequencies because of the high propagation speed of surface acoustic waves and a large electromechanical coupling coefficient.
  • the normal direction of the main surface of the piezoelectric material substrate is not particularly limited.
  • the piezoelectric material substrate is made of LT
  • the Z-axis to Z-axis is centered on the X-axis that is the propagation direction of the surface acoustic wave. It is preferable to use a shaft rotated by 36 to 47 ° (for example, 42 °) because the propagation loss is small.
  • the piezoelectric material substrate is made of LN, it is a propagation loss to use the one rotated by 60 to 68 ° (for example, 64 °) from the Y axis to the Z axis around the X axis, which is the propagation direction of the surface acoustic wave. Is preferable because it is small.
  • the size of the piezoelectric material substrate is not particularly limited.
  • the piezoelectric material substrate has a diameter of 50 to 150 mm and a thickness of 0.2 to 60 ⁇ m.
  • the support substrate material is single crystal. This is preferably made of a material selected from the group consisting of silicon, sapphire and quartz.
  • the thermal expansion coefficient of the material of the support substrate is the thermal expansion of the piezoelectric material substrate from the viewpoint of improving the temperature characteristics of the acoustic wave device.
  • the coefficient is preferably lower than the coefficient.
  • a silicon oxide film is formed on the piezoelectric material substrate.
  • the silicon oxide film may be crystalline silicon oxide or an amorphous silicon oxide film.
  • the method for forming the silicon oxide film is not limited, but examples include sputtering, chemical vapor deposition (CVD), and vapor deposition.
  • the thickness of the silicon oxide film is not particularly limited, but is preferably 0.1 ⁇ m to 1.0 ⁇ m.
  • the surface of the piezoelectric material substrate is processed to form a roughened surface.
  • This rough surface is a surface in which periodic irregularities are uniformly formed in the surface, the arithmetic average roughness is 0.05 ⁇ m ⁇ Ra ⁇ 0.5 ⁇ m, and the height Ry from the lowest valley bottom to the largest mountain top is 0.5 ⁇ m ⁇ The range is Ry ⁇ 5 ⁇ m.
  • the suitable roughness depends on the wavelength of the elastic wave and is appropriately selected so that reflection of the bulk wave can be suppressed.
  • the roughening method includes grinding, polishing, etching, sand blasting, and the like.
  • a bonding layer is formed on the rough surface of the piezoelectric material substrate or on the silicon oxide film, and the bonding layer is selected from the group consisting of silicon nitride, aluminum nitride, alumina, tantalum pentoxide, mullite, niobium pentoxide and titanium oxide. Made of one or more materials.
  • the method for forming the bonding layer is not limited, and examples thereof include sputtering, chemical vapor deposition (CVD), and vapor deposition.
  • the surfaces of the bonding layer, the first bonding layer, and the second bonding layer can be flattened to obtain a flat surface.
  • methods for flattening the surface of each bonding layer include lap polishing, chemical mechanical polishing (CMP), and the like.
  • the flat surface needs to satisfy Ra ⁇ 1 nm, but is more preferably 0.3 nm or less.
  • the surfaces of the piezoelectric material substrate, the silicon oxide film, and the support substrate are flat, it is not always necessary to planarize the surfaces of the bonding layer, the first bonding layer, and the second bonding layer.
  • the surface may be flattened.
  • each bonding layer and the surface of the supporting substrate are activated by irradiating the surface of the bonding layer, the first bonding layer, the second bonding layer, and the surface of the supporting substrate with a neutral beam.
  • a saddle field type fast atomic beam source is used as the beam source.
  • an inert gas is introduced into the chamber, and a high voltage is applied to the electrodes from a DC power source.
  • the saddle field type electric field generated between the electrode (positive electrode) and the casing (negative electrode) moves the electrons e, thereby generating atomic and ion beams by the inert gas.
  • the ion beam is neutralized by the grid, so that a beam of neutral atoms is emitted from the fast atom beam source.
  • the atomic species constituting the beam is preferably an inert gas (argon, nitrogen, etc.).
  • the voltage upon activation by beam irradiation is preferably 0.5 to 2.0 kV, and the current is preferably 50 to 200 mA.
  • the temperature at this time is room temperature, but specifically, it is preferably 40 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or lower.
  • the temperature at the time of joining is particularly preferably 20 ° C. or higher and 25 ° C. or lower.
  • the pressure at the time of joining is preferably 100 to 20000 N.
  • Example A1 A joined body was produced according to the method of the first invention described with reference to FIGS. Specifically, a lithium tantalate substrate (LT substrate) having an orientation flat portion (OF portion), a diameter of 4 inches, and a thickness of 250 ⁇ m was used as the piezoelectric material substrate 1. Further, a silicon substrate having an OF portion, a diameter of 4 inches, and a thickness of 230 ⁇ m was prepared as the support substrate 6. As the LT substrate, a 46 ° Y-cut X-propagation LT substrate in which the propagation direction of the surface acoustic wave (SAW) is X and the cutting angle is a rotating Y-cut plate is used.
  • SAW surface acoustic wave
  • the surface 1a of the piezoelectric material substrate 1 and the surface 6a of the support substrate 6 were mirror-polished so that the arithmetic average roughness Ra was 1 nm.
  • Arithmetic mean roughness was evaluated by an atomic force microscope (AFM) with a square field of 10 ⁇ m length ⁇ 10 ⁇ m width.
  • a silicon oxide film 2 was formed on the surface 1a of the piezoelectric material substrate 1 by a 1.0 ⁇ m sputtering method.
  • the arithmetic average roughness Ra after the film formation was 2 nm.
  • a bonding layer 3 made of mullite was formed to 1.0 ⁇ m on the silicon oxide film 2 by the CVD method. Ra after film formation was 2.0 nm.
  • the bonding layer 3 was subjected to chemical mechanical polishing (CMP) to have a film thickness of 0.5 ⁇ m and Ra of 0.3 nm.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the flat surface 4a of the bonding layer 4 and the surface 6a of the support substrate 6 were cleaned, removed, and then introduced into a vacuum chamber. After evacuation to a level of 10 ⁇ 6 Pa, high-speed atomic beams (acceleration voltage 1 kV, Ar flow rate 27 sccm) were irradiated for 120 seconds to the bonding surfaces of the respective substrates. Next, the beam irradiation surface (activation surface) 5 of the piezoelectric material substrate and the activation surface 6a of the support substrate were brought into contact with each other, and then pressed at 10000 N for 2 minutes to bond both substrates.
  • the surface 1b of the piezoelectric material substrate 1 was ground and polished so as to have a thickness of 3 ⁇ m from the initial 250 ⁇ m (see FIG. 2B). During the grinding and polishing process, no peeling of the joint could be confirmed. Moreover, it was 1.5 J / m ⁇ 2 > when the joining strength was evaluated by the crack opening method.
  • Example A2 In Example A1, the material of the bonding layer 3 was alumina, and the sputtering method was used to form the bonding layer 3. Otherwise, the joined body was manufactured in the same manner as in Example A1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, it was 1.4 J / m ⁇ 2 > when the joining strength was evaluated by the crack opening method.
  • Example A3 In Example A1, the material of the bonding layer 3 was tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), and the sputtering method was used to form the bonding layer 3. Otherwise, the joined body was manufactured in the same manner as in Example A1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, it was 1.5 J / m ⁇ 2 > when the joining strength was evaluated by the crack opening method.
  • Ta 2 O 5 tantalum pentoxide
  • Example A4 In Example A1, the material of the bonding layer 3 was silicon nitride (Si 3 N 4 ), and the sputtering method was used to form the bonding layer 3. Otherwise, the joined body was manufactured in the same manner as in Example A1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, it was 1.4 J / m ⁇ 2 > when the joining strength was evaluated by the crack opening method.
  • Example A5 In Example A1, the material of the bonding layer 3 was aluminum nitride (AlN), and the sputtering method was used to form the bonding layer 3. Otherwise, the joined body was manufactured in the same manner as in Example A1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, it was 1.3 J / m ⁇ 2 > when the joining strength was evaluated by the crack opening method.
  • AlN aluminum nitride
  • Example A6 In Example A1, the material of the bonding layer 3 was niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), and the sputtering method was used to form the bonding layer 3. Otherwise, the joined body was manufactured in the same manner as in Example A1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, when the joint strength was evaluated by a crack opening method, it was 1.8 J / m 2 .
  • Example A7 In Example A1, the bonding layer 3 was made of titanium oxide (TiO 2 ), and the bonding layer 3 was formed by sputtering. Otherwise, the joined body was manufactured in the same manner as in Example A1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, it was 1.6 J / m ⁇ 2 > when the joining strength was evaluated by the crack opening method.
  • Example A1 In Example A1, the bonding layer 3 was not provided. Others were produced in the same manner as in Example A1. As a result, peeling of the joint portion occurred during the grinding and polishing process of the piezoelectric material substrate. Moreover, it was 0.1 J / m ⁇ 2 > when the joining strength was evaluated by the crack opening method.
  • Example A2 In the same manner as in Example A3, a tantalum pentoxide layer was provided as the bonding layer 3. Then, the surface of the bonding layer and the surface of the support substrate were surface activated by a plasma activation method. Others were produced in the same manner as in Example A4. After evacuating the chamber to the 10 ⁇ 1 Pa level, the wafer surface is irradiated with N 2 plasma (power 200 W) for 60 s, then released to the atmosphere and washed with pure water. Furthermore, it joined in air
  • N 2 plasma power 200 W
  • Example B1 A joined body was produced according to the method of the first invention described with reference to FIGS. Specifically, a lithium tantalate substrate (LT substrate) having an orientation flat portion (OF portion), a diameter of 4 inches, and a thickness of 250 ⁇ m was prepared as a piezoelectric material substrate 11. Further, a silicon substrate having an OF portion, a diameter of 4 inches, and a thickness of 230 ⁇ m was prepared as the support substrate 6. As the LT substrate, a 46 ° Y-cut X-propagation LT substrate in which the propagation direction of the surface acoustic wave (SAW) is X and the cutting angle is a rotating Y-cut plate is used.
  • SAW surface acoustic wave
  • the surface 11a of the piezoelectric material substrate 11 was roughened by a lapping machine so that the arithmetic average roughness Ra was 0.1 ⁇ m, and was set as a rough surface.
  • the surface 6a of the support substrate 6 was mirror-polished so that the arithmetic average roughness Ra was 1 nm. Arithmetic mean roughness was observed with an atomic force microscope (AFM) and a square field of 10 ⁇ m length ⁇ 10 ⁇ m width was observed.
  • AFM atomic force microscope
  • a bonding layer 12 made of mullite was formed to a thickness of 2 ⁇ m on the rough surface of the piezoelectric material substrate to fill the minute irregularities on the back surface.
  • the surface 12a of the bonding layer had an arithmetic average roughness Ra of 0.1 ⁇ m.
  • the surface 12a of the bonding layer was subjected to chemical mechanical polishing (CMP) to obtain a film thickness of 0.5 ⁇ m and Ra 0.3 nm.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the flat surface 13a of the bonding layer and the surface 6a of the support substrate were cleaned and the surface was cleaned, and then introduced into the vacuum chamber.
  • surface activation was performed by irradiating the bonding surfaces of the respective substrates with a high-speed atomic beam (acceleration voltage 1 kV, Ar flow rate 27 sccm) for 120 seconds.
  • the activated flat surface 14 of the bonding layer was brought into contact with the activated surface 6a of the support substrate, and then the substrates were bonded by pressing at 1000 N for 2 minutes.
  • the surface 11c of the piezoelectric material substrate 11 was ground and polished so that the thickness became 250 ⁇ m from the initial 250 ⁇ m.
  • Example B2 In Example B1, the material of the bonding layer 3 was alumina. Others were produced in the same manner as in Example B1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, it was 1.4 J / m ⁇ 2 > when the joining strength was evaluated by the crack opening method. A SAW (surface acoustic wave) filter was produced using the produced joined body and heated at 300 ° C., but peeling at the joining interface and frequency shift could not be confirmed.
  • SAW surface acoustic wave
  • Example B3 In Example B1, the material of the bonding layer 3 was tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ). Others were produced in the same manner as in Example B1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, it was 1.5 J / m ⁇ 2 > when the joining strength was evaluated by the crack opening method. A SAW (surface acoustic wave) filter was produced using the produced joined body and heated at 300 ° C., but peeling at the joining interface and frequency shift could not be confirmed.
  • SAW surface acoustic wave
  • Example B4 In Example B1, the material of the bonding layer 3 was silicon nitride (Si 3 N 4 ). Others were produced in the same manner as in Example B1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, it was 1.4 J / m ⁇ 2 > when the joining strength was evaluated by the crack opening method. A SAW (surface acoustic wave) filter was produced using the produced joined body and heated at 300 ° C., but peeling at the joining interface and frequency shift could not be confirmed.
  • SAW surface acoustic wave
  • Example B5 In Example B1, the material of the bonding layer 3 was aluminum nitride (AlN). Others were produced in the same manner as in Example B1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, it was 1.3 J / m ⁇ 2 > when the joining strength was evaluated by the crack opening method. A SAW (surface acoustic wave) filter was produced using the produced joined body and heated at 300 ° C., but peeling at the joining interface and frequency shift could not be confirmed.
  • SAW surface acoustic wave
  • Example B6 In Example B1, the material of the bonding layer 3 was niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ). Others were produced in the same manner as in Example B1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, when the joint strength was evaluated by a crack opening method, it was 1.8 J / m 2 . A SAW (surface acoustic wave) filter was produced using the produced joined body and heated at 300 ° C., but peeling at the joining interface and frequency shift could not be confirmed.
  • SAW surface acoustic wave
  • Example B7 In Example B1, the material of the bonding layer 3 was titanium oxide (TiO 2 ). Others were produced in the same manner as in Example B1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, it was 1.6 J / m ⁇ 2 > when the joining strength was evaluated by the crack opening method. A SAW (surface acoustic wave) filter was produced using the produced joined body and heated at 300 ° C., but peeling at the joining interface and frequency shift could not be confirmed.
  • SAW surface acoustic wave
  • Example B1 A surface acoustic wave filter was produced in the same manner as in Example B1. However, the material of the bonding layer was resin, and the substrates were bonded without directly bonding the substrates. As a result, peeling and frequency shift occurred after heating at 300 ° C.
  • Example B2 In the same manner as in Example B3, a tantalum pentoxide layer was provided as the bonding layer 3. Then, the surface of the bonding layer and the surface of the support substrate were surface activated by a plasma activation method. Others were manufactured in the same manner as in Example B4. After evacuating the chamber to the 10 ⁇ 1 Pa level, the wafer surface is irradiated with N 2 plasma (power 200 W) for 60 s, then released to the atmosphere and washed with pure water. Furthermore, it joined in air
  • Example C1 A joined body was produced according to the method of the second invention described with reference to FIGS. Specifically, as shown in FIG. 6, a silicon substrate having an OF portion, a diameter of 4 inches, and a thickness of 230 ⁇ m was prepared as the support substrate 6. As the LT substrate, a 46 ° Y-cut X-propagation LT substrate in which the propagation direction of the surface acoustic wave (SAW) is X and the cutting angle is a rotating Y-cut plate is used. The surface 6a of the support substrate 6 was mirror-polished so that the arithmetic average roughness Ra was 1 nm.
  • SAW surface acoustic wave
  • Arithmetic mean roughness was evaluated by an atomic force microscope (AFM) with a square field of 10 ⁇ m length ⁇ 10 ⁇ m width.
  • the silicon oxide film 2 was formed on the surface 6 a of the support substrate 6 by a 1.0 ⁇ m sputtering method.
  • the arithmetic average roughness Ra after the film formation was 2 nm.
  • a bonding layer 3 made of mullite was formed to 1.0 ⁇ m on the silicon oxide film 2 by the CVD method. Ra after film formation was 2.0 nm.
  • the bonding layer 3 was subjected to chemical mechanical polishing (CMP) to have a film thickness of 0.5 ⁇ m and Ra of 0.3 nm.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • a lithium tantalate substrate (LT substrate) having an orientation flat portion (OF portion), a diameter of 4 inches, and a thickness of 250 ⁇ m was used as the piezoelectric material substrate 1. .
  • the flat surface 4a of the bonding layer 4 and the surface 1a of the support substrate 1 were cleaned, removed, and then introduced into a vacuum chamber. After evacuation to a level of 10 ⁇ 6 Pa, high-speed atomic beams (acceleration voltage 1 kV, Ar flow rate 27 sccm) were irradiated for 120 seconds to the bonding surfaces of the respective substrates.
  • high-speed atomic beams acceleration voltage 1 kV, Ar flow rate 27 sccm
  • the surface 1b of the piezoelectric material substrate 1 was ground and polished so as to have a thickness of 3 ⁇ m from the initial 250 ⁇ m (see FIG. 7B). During the grinding and polishing process, no peeling of the joint could be confirmed. Moreover, it was 1.5 J / m ⁇ 2 > when the joining strength was evaluated by the crack opening method.
  • Example C2 In Example C1, the material of the bonding layer 3 was alumina, and the sputtering method was used to form the bonding layer 3. Others were manufactured in the same manner as in Example C1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, when the joint strength was evaluated by a crack opening method, it was 1.4 J / m 2 .
  • Example C3 In Example C1, the material of the bonding layer 3 was tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), and the sputtering method was used to form the bonding layer 3. Others were manufactured in the same manner as in Example C1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, when the joint strength was evaluated by a crack opening method, it was 1.5 J / m 2 .
  • Example C4 In Example C1, the material of the bonding layer 3 was silicon nitride (Si 3 N 4 ), and the sputtering method was used to form the bonding layer 3. Others were manufactured in the same manner as in Example C1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, when the joint strength was evaluated by a crack opening method, it was 1.4 J / m 2 .
  • Example C5 In Example C1, the material of the bonding layer 3 was aluminum nitride (AlN), and the sputtering method was used to form the bonding layer 3. Others were manufactured in the same manner as in Example C1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, when the joint strength was evaluated by a crack opening method, it was 1.3 J / m 2 .
  • Example C6 In Example C1, the material of the bonding layer 3 was niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), and the sputtering method was used to form the bonding layer 3. Others were manufactured in the same manner as in Example C1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, it was 2.0 J / m ⁇ 2 > when the joining strength was evaluated by the crack opening method.
  • Nb 2 O 5 niobium pentoxide
  • Example C7 In Example C1, the material of the bonding layer 3 was titanium oxide (TiO 2 ), and the sputtering method was used to form the bonding layer 3. Others were manufactured in the same manner as in Example C1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, when the joint strength was evaluated by a crack opening method, it was 1.8 J / m 2 .
  • Example C1 Comparative Example C1
  • the bonding layer 4A was not provided. Others were manufactured in the same manner as in Example C1. As a result, peeling of the joint portion occurred during the grinding and polishing process of the piezoelectric material substrate. Moreover, when the joint strength was evaluated by a crack opening method, it was 0.1 J / m 2 .
  • Example C2 In the same manner as in Example C3, a tantalum pentoxide layer was provided as the bonding layer 4. Then, the surface of the bonding layer and the surface of the piezoelectric material substrate were surface activated by a plasma activation method. Others were manufactured in the same manner as in Example C4. After evacuating the chamber to the 10 ⁇ 1 Pa level, the wafer surface is irradiated with N 2 plasma (power 200 W) for 60 s, then released to the atmosphere and washed with pure water. Furthermore, it joined in air
  • Example D1 A joined body was produced according to the method of the third invention described with reference to FIGS. Specifically, a lithium tantalate substrate (LT substrate) having an orientation flat portion (OF portion), a diameter of 4 inches, and a thickness of 250 ⁇ m was used as the piezoelectric material substrate 1. The surface 1a of the piezoelectric material substrate 1 and the surface 6a of the support substrate 6 were mirror-polished so that the arithmetic average roughness Ra was 1 nm. Next, a silicon oxide film 2 was formed on the surface 1a of the piezoelectric material substrate 1 by a 1.0 ⁇ m sputtering method. The arithmetic average roughness Ra after the film formation was 2 nm.
  • a 1.0 ⁇ m bonding layer made of mullite was formed on the silicon oxide film 2 by the CVD method.
  • Ra after film formation was 2.0 nm.
  • the bonding layer was subjected to chemical mechanical polishing (CMP) to have a film thickness of 0.5 ⁇ m and Ra of 0.3 nm.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • a silicon substrate having an OF portion, a diameter of 4 inches, and a thickness of 230 ⁇ m was prepared as the support substrate 6.
  • a 46 ° Y-cut X-propagation LT substrate in which the propagation direction of the surface acoustic wave (SAW) is X and the cutting angle is a rotating Y-cut plate is used.
  • the silicon oxide film 2 was formed on the surface of the support substrate 6 by a 1.0 ⁇ m sputtering method.
  • the arithmetic average roughness Ra after the film formation was 2 nm.
  • a bonding layer made of high resistance silicon was formed on the silicon oxide film 2 by a CVD method at 1.0 ⁇ m. Ra after film formation was 2.0 nm.
  • the bonding layer was subjected to chemical mechanical polishing (CMP), the film thickness was set to 0.5 ⁇ m, and Ra was set to 0.3 nm.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the flat surface of the first bonding layer 4A on the piezoelectric material substrate 1 and the flat surface of the second bonding layer 4B on the support substrate 6 were cleaned, removed, and then introduced into the vacuum chamber. After evacuating to the 10 ⁇ 6 Pa level, the bonded surfaces of the respective substrates were irradiated with a high-speed atomic beam (acceleration voltage 1 kV, Ar flow rate 27 sccm) for 120 seconds to obtain activated surfaces 5A and 5B. Next, after bringing the activation surface 5A of the first bonding layer on the piezoelectric material substrate into contact with the activation surface 5B of the second bonding layer on the support substrate, both substrates are pressurized by 10000 N for 2 minutes. Were joined (see FIG. 9A).
  • the surface 1b of the piezoelectric material substrate 1 was ground and polished so as to have a thickness of 3 ⁇ m from the initial 250 ⁇ m (see FIG. 9B). During the grinding and polishing process, no peeling of the joint could be confirmed. Moreover, it was 1.5 J / m ⁇ 2 > when the joining strength was evaluated by the crack opening method.
  • Example D2 In Example D1, the material of the first bonding layer and the second bonding layer was alumina, and the sputtering method was used to form the bonding layer. Others were produced in the same manner as in Example D1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, when the joint strength was evaluated by a crack opening method, it was 1.4 J / m 2 .
  • Example D3 In Example D1, the material of the first bonding layer and the second bonding layer was tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), and the sputtering method was used to form the bonding layer. Others were produced in the same manner as in Example D1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, when the joint strength was evaluated by a crack opening method, it was 1.5 J / m 2 .
  • Example D4 In Example D1, the material of the first bonding layer and the second bonding layer was silicon nitride (Si 3 N 4 ), and the sputtering method was used to form the bonding layer. Others were produced in the same manner as in Example D1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, when the joint strength was evaluated by a crack opening method, it was 1.4 J / m 2 .
  • Example D5 In Example D1, the material of the first bonding layer and the second bonding layer was aluminum nitride (AlN), and the sputtering method was used to form the bonding layer. Others were produced in the same manner as in Example D1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, when the joint strength was evaluated by a crack opening method, it was 1.3 J / m 2 .
  • Example D6 In Example D1, the material of the first bonding layer and the second bonding layer was niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), and the sputtering method was used to form the bonding layer. Others were produced in the same manner as in Example D1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, it was 2.0 J / m ⁇ 2 > when the joining strength was evaluated by the crack opening method.
  • Nb 2 O 5 niobium pentoxide
  • Example D7 In Example D1, the material of the first bonding layer and the second bonding layer was titanium oxide (TiO 2 ), and the sputtering method was used to form the bonding layer. Others were produced in the same manner as in Example D1. As a result, it was not possible to confirm peeling of the joint portion during the grinding and polishing steps of the piezoelectric material substrate. Moreover, when the joint strength was evaluated by a crack opening method, it was 1.8 J / m 2 .
  • Example D1 In Example D1, the first bonding layer was not provided. Others were produced in the same manner as in Example D1. As a result, peeling of the joint portion occurred during the grinding and polishing process of the piezoelectric material substrate. Moreover, when the joint strength was evaluated by a crack opening method, it was 0.1 J / m 2 .
  • Example D2 Comparative Example D2
  • a tantalum pentoxide layer was provided as the first bonding layer and the second bonding layer.
  • the surface of the bonding layer and the surface of the support substrate were surface activated by a plasma activation method.
  • Others were manufactured in the same manner as in Example D4.
  • the wafer surface is irradiated with N 2 plasma (power 200 W) for 60 s, then released to the atmosphere and washed with pure water. Furthermore, it joined in air
  • peeling of the joint portion occurred during the grinding and polishing process of the piezoelectric material substrate.
  • the joint strength was evaluated by a crack opening method, it was 0.3 J / m 2 .

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Abstract

【課題】圧電性材料基板１上に接合層３を形成し、接合層３が窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、五酸化タンタル、ムライト、五酸化ニオブおよび酸化チタンからなる群より選ばれた一種以上の材質からなる。接合層の表面４および支持基板の表面に中性化ビームＡを照射することで、接合層の表面および支持基板の表面を活性化する。接合層の表面５と支持基板の表面とを直接接合する。

Description

接合方法
　本発明は、圧電性材料基板と、単結晶からなる支持基板とを接合する方法に係るものである。
　携帯電話等に使用されるフィルタ素子や発振子として機能させることができる弾性表面波デバイスや、圧電薄膜を用いたラム波素子や薄膜共振子（ＦＢＡＲ：Film Bulk Acoustic Resonator）などの弾性波デバイスが知られている。こうした弾性表面波デバイスとしては、支持基板と弾性表面波を伝搬させる圧電基板とを貼り合わせ、圧電基板の表面に弾性表面波を励振可能な櫛形電極を設けたものが知られている。このように圧電基板よりも小さな熱膨張係数を持つ支持基板を圧電基板に貼付けることにより、温度が変化したときの圧電基板の大きさの変化を抑制し、弾性表面波デバイスとしての周波数特性の変化を抑制している。
　例えば、特許文献１には、圧電基板とシリコン基板とをエポキシ接着剤からなる接着層によって貼り合わせた構造の弾性表面波デバイスが提案されている。
　ここで、圧電基板とシリコン基板とを接合するのに際して、圧電基板表面に酸化珪素膜を形成し、酸化珪素膜を介して圧電基板とシリコン基板とを直接接合することが知られている（特許文献２）。この接合の際には、酸化珪素膜表面とシリコン基板表面とにプラズマビームを照射して表面を活性化し、直接接合を行う（プラズマ活性化法）。
　また、圧電基板の表面を粗面とし、その粗面上に充填層を設けて平坦化し、この充填層を接着層を介してシリコン基板に接着することが知られている（特許文献３）。この方法では、充填層、接着層にはエポキシ系、アクリル系の樹脂を使用しており、圧電基板の接合面を粗面にすることで、バルク波の反射を抑制し、スプリアスを低減している。また、粗面を充填し、平坦化した後、接着しているので、接着層内に気泡が入りにくい。
特開２０１０－１８７３７３ 米国特許第７２１３３１４Ｂ２ 特許第５８１４７２７ 特開２０１４－０８６４００
　シリコン基板を圧電基板に直接接合する場合、一般的にはプラズマ活性化法を用いる。しかし、プラズマ活性化法では、接合後に強度を上げるために加熱が必要であり、接合温度が低いと接合強度が低下する傾向がある。しかし、接合温度を高くすると、シリコン基板と圧電基板との熱膨張係数の相違から、割れが生じやすい。
　一方、いわゆるＦＡＢ(Fast Atom Beam)方式の直接接合法が知られている（特許文献４）。この方法では、中性化原子ビームを常温で各接合面に照射して活性化し、直接接合する。
　しかし、この方法では、シリコン基板と圧電基板との接合強度が低く、接合後の加工工程で剥がれることがあった。
　本発明の課題は、圧電性材料基板と、単結晶からなる支持基板とを直接接合するのに際して、常温での接合を可能とし、かつ接合強度を向上させることである。
　第一の発明は、圧電性材料基板と、単結晶からなる支持基板とを接合する方法であって、
　圧電性材料基板上に接合層を形成し、接合層が窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、五酸化タンタル、ムライト、五酸化ニオブおよび酸化チタンからなる群より選ばれた一種以上の材質からなる工程、
　接合層の表面および支持基板の表面に中性化ビームを照射することで接合層の表面および支持基板の表面を活性化する工程、および
　接合層の表面と支持基板の表面とを直接接合する工程
を有することを特徴とする。
　第二の発明は、圧電性単結晶からなる圧電性材料基板と、単結晶からなる支持基板とを接合する方法であって、
　前記支持基板上に接合層を形成し、前記接合層が窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、五酸化タンタル、ムライト、五酸化ニオブおよび酸化チタンからなる群より選ばれた一種以上の材質からなる工程、
　前記接合層の前記表面および前記圧電性材料基板の表面に中性化ビームを照射することで前記接合層の前記表面および前記圧電性材料基板の前記表面を活性化する工程、および
　前記接合層の前記表面と前記圧電性材料基板の前記表面とを直接接合する工程
を有することを特徴とする。
　第三の発明は、圧電性材料基板と、単結晶からなる支持基板とを接合する方法であって、
　前記圧電性材料基板上に第一の接合層を形成し、前記第一の接合層が窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、五酸化タンタル、ムライト、五酸化ニオブおよび酸化チタンからなる群より選ばれた一種以上の材質からなる工程、
　前記支持基板上に第二の接合層を形成し、前記第二の接合層が窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、五酸化タンタル、ムライト、五酸化ニオブおよび酸化チタンからなる群より選ばれた一種以上の材質からなる工程、
　前記第一の接合層の前記表面および前記第二の接合層の前記表面に中性化ビームを照射することで前記第一の接合層の前記表面および前記第二の接合層の前記表面を活性化する工程、および
　前記第一の接合層の前記表面と前記第二の接合層の前記表面とを直接接合する工程
を有することを特徴とする。
　本発明によれば、圧電性材料基板と、単結晶からなる支持基板とを直接接合するのに際して、低温での接合が可能となり、かつ接合強度を向上させることができる。
（ａ）は、圧電性材料基板１上に酸化珪素膜２を設けた状態を示し、（ｂ）は、酸化珪素膜２上に接合層３を設けた状態を示し、（ｃ）は、接合層４の表面４ａを平坦化加工した状態を示し、（ｄ）は、平坦面４ａを中性化ビームＡによって活性化した状態を示す。 （ａ）は、圧電性材料基板１と支持基板６を接合した状態を示し、（ｂ）は、圧電性材料基板１を加工によって薄くした状態を示し、（ｃ）は、圧電性材料基板１Ａ上に電極１０を設けた状態を示す。 （ａ）は、圧電性材料基板１１の表面を粗面とした状態を示し、（ｂ）は、粗面１１ａ上に接合層１２を設けた状態を示し、（ｃ）は、接合層１３の表面１３ａを平坦化加工した状態を示し、（ｄ）は、平坦面１４を中性化ビームＡによって活性化した状態を示す。 （ａ）は、圧電性材料基板１１と支持基板６を接合した状態を示し、（ｂ）は、圧電性材料基板１１を加工によって薄くした状態を示し、（ｃ）は、圧電性材料基板１１Ａ上に電極１０を設けた状態を示す。 （ａ）は、圧電性材料基板１１の粗面１１ａ上に酸化珪素膜２２を設け、酸化珪素膜２２上に接合層１３Ａを設け、接合層１３Ａを支持基板６の表面６ａに直接接合した状態を示し、（ｂ）は、圧電性材料基板１１Ａを薄くした状態を示し、（ｃ）は、圧電性材料基板１１Ａ上に電極１０を設けた状態を示す。 （ａ）は、支持基板６上に酸化珪素膜２および接合層３を設けた状態を示し、（ｂ）は、接合層３の表面３ａを平坦化加工した状態を示し、（ｃ）は、平坦面を中性化ビームＡによって活性化した状態を示す。 （ａ）は、支持基板６と圧電性材料基板１とを接合した状態を示し、（ｂ）は、更に圧電性材料基板１Ａを加工によって薄くした状態を示し、（ｃ）は、圧電性材料基板１Ａ上に電極１０を設けた状態を示す。 （ａ）は、圧電性材料基板１および酸化珪素膜２上の第一の接合層４Ａの平坦面を活性化している状態を示し、（ｂ）は、支持基板６上の第二の接合層４Ｂの平坦面を活性化している状態を示す。 （ａ）は、圧電性材料基板１と支持基板６との接合体を示し、（ｂ）は、圧電性材料基板１Ａを薄くした状態を示し、（ｃ）は、圧電性材料基板１Ａ上に電極１０を設けた状態を示す。 （ａ）は、圧電性材料基板１１上の第一の接合層１３Ａの表面１４を活性化している状態を示し、（ｂ）は、支持基板６上の第二の接合層４Ｂの平坦面５Ｂを活性化している状態を示す。 （ａ）は、圧電性材料基板１１と支持基板６との接合体を示し、（ｂ）は、圧電性材料基板１１Ａを薄くした状態を示し、（ｃ）は、圧電性材料基板１１Ａ上に電極１０を設けた状態を示す。 （ａ）は、圧電性材料基板１１上の第一の接合層１３Ａの表面１４を活性化している状態を示し、（ｂ）は、支持基板６上の第二の接合層４Ｂの平坦面５Ｂを活性化している状態を示す。 （ａ）は、圧電性材料基板１１と支持基板６との接合体を示し、（ｂ）は、圧電性材料基板１１Ａを薄くした状態を示し、（ｃ）は、圧電性材料基板１１Ａ上に電極１０を設けた状態を示す。
　以下、適宜図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。
　図１～図５は第一の発明に係るものである。また、図１、図２は、圧電性材料基板上に酸化珪素膜を設ける実施形態に係るものである。
　図１（ａ）に示すように、圧電性材料基板１の表面１ａに酸化珪素膜２を設ける。１ｂは反対側の表面である。次いで、図１（ｂ）に示すように、酸化珪素膜２上に接合層３を設ける。この時点では、接合層３の表面には凹凸があってもよい。
　次いで、好適な実施形態においては、接合層３の表面３ａを平坦化加工することによって、平坦面４ａを形成する。この平坦化加工によって、通常、接合層３の厚さは小さくなり、より薄い接合層４になる（図１（ｃ）参照）。次いで、図１（ｄ）に示すように、平坦面４ａに対して矢印Ａのように中性化ビームを照射し、接合層４Ａの表面を活性化して活性化面５とする。
　一方、図２（ａ）に示すように、支持基板６の表面に中性化ビームを照射することによって活性化し、活性化面６ａとする。そして、支持基板６の活性化面６ａと接合層４Ａの活性化面５とを直接接合することによって、接合体７を得る。
　好適な実施形態においては、接合体７の圧電性材料基板の表面１ｂを更に研磨加工し、図２（ｂ）に示すように圧電性材料基板１Ａの厚さを小さくする。１ｃは研磨面である。
　図２（ｃ）では、圧電性材料基板１Ａの研磨面１ｃ上に所定の電極１０を形成することによって、弾性表面波素子９を作製している。
　図３、図４は、圧電性材料基板の表面を粗面とした実施形態に係るものである。
　図３（ａ）に示すように、圧電性材料基板１１の表面１１ａに加工を施し、粗面１１ａを形成する。１１ｂは反対側の表面である。次いで、図３（ｂ）に示すように、粗面１１ａ上に接合層１２を設ける。この時点では、接合層１２の表面１２ａにも粗面が転写されており、凹凸が形成されている。
　次いで、好適な実施形態においては、接合層１２の表面１２ａを平坦化加工することによって、図３（ｃ）に示すように平坦面１３ａを形成する。この平坦化加工によって、通常、接合層１２の厚さは小さくなり、より薄い接合層１３になる。ただし、平坦化加工は必ずしも必要ない。次いで、図３（ｄ）に示すように、平坦面１３ａに対して矢印Ａのように中性化ビームを照射し、接合層１３Ａの表面を活性化して活性化面１４とする。
　一方、図４（ａ）に示すように、支持基板６の表面に中性化ビームを照射することによって活性化し、活性化面６ａとする。そして、支持基板６の活性化面６ａと接合層１３Ａの活性化面１４とを直接接合することによって、接合体１７を得る。
　好適な実施形態においては、接合体１７の圧電性材料基板の表面１１ｂを更に研磨加工し、図４（ｂ）に示すように圧電性材料基板１１Ａの厚さを小さくする。１１ｃは研磨面である。
　なお、図４（ｃ）の表面弾性波素子１９の場合には、圧電性材料基板１１Ａの研磨面１１ｃ上に所定の電極１０が形成されている。
　図５の例においては、圧電性材料基板１１に粗面を形成し、粗面上に更に酸化珪素膜を成膜している。
　すなわち、図５（ａ）に示すように、圧電性材料基板１１の表面に加工を施し、粗面１１ａを形成する。次いで、粗面１１ａ上に酸化珪素膜２２を設ける。
　次いで、接合層２２の表面上に更に接合層を設け、接合層の表面を平坦化加工することによって、平坦面を形成する。次いで、平坦面に対して中性化ビームを照射し、接合層１３Ａの表面を活性化して活性化面１４とする。
　一方、支持基板６の表面に中性化ビームを照射することによって活性化し、活性化面６ａとする。そして、支持基板６の活性化面６ａと接合層１３Ａの活性化面１４とを直接接合することによって、接合体２１を得る。
　好適な実施形態においては、接合体１７の圧電性材料基板の表面１１ｂを更に研磨加工し、図５（ｂ）に示すように圧電性材料基板１１Ａの厚さを小さくする。１１ｃは研磨面である。図５（ｃ）の表面弾性波素子２４の場合には、圧電性材料基板１１Ａの研磨面１１ｃ上に所定の電極１０が形成されている。
　第二の発明においては、圧電性単結晶からなる圧電性材料基板と、単結晶からなる支持基板とを接合する。すなわち、支持基板上に接合層を形成し、接合層が窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、五酸化タンタル、ムライト、五酸化ニオブおよび酸化チタンからなる群より選ばれた一種以上の材質からなる。接合層の表面および圧電性材料基板の表面に中性化ビームを照射することで接合層の表面および圧電性材料基板の表面を活性化する。次いで、接合層の表面と圧電性材料基板の表面とを直接接合することで、接合体を得る。
　図６および図７は、第二の発明の実施形態に係るものである。また、図６、図７は、支持基板６に酸化珪素膜２を設ける実施形態に係るものである。
　図６（ａ）に示すように、支持基板６の表面６ａに酸化珪素膜２を設け、その上に接合層３を設ける。この時点では、接合層３の表面３ａには凹凸があってもよい。
　次いで、好適な実施形態においては、接合層３の表面３ａを平坦化加工することによって、図６（ｂ）に示すように、接合層４に平坦面４ａを形成する。この平坦化加工によって、通常、接合層３の厚さは小さくなり、より薄い接合層４になる。ただし、平坦化加工は必ずしも必要ない。次いで、図６（ｃ）に示すように、平坦面４ａに対して矢印Ａのように中性化ビームを照射し、接合層４Ａの表面を活性化して活性化面５とする。
　一方、圧電性材料基板１の表面に中性化ビームを照射することによって活性化し、活性化面１ｄとする（図７（ａ）参照）。そして、支持基板６上の接合層４Ａの活性化面５と圧電性材料基板１の活性化面１ｄとを直接接合することによって、図７（ａ）の接合体を得る。
　好適な実施形態においては、接合体の圧電性材料基板の表面１ｂを更に研磨加工し、図７（ｂ）に示すように圧電性材料基板１Ａの厚さを小さくする。１ｃは研磨面である。図７（ｃ）では、圧電性材料基板１Ａの研磨面１ｃ上に所定の電極１０を形成することによって、弾性表面波素子２９を作製している。
　図６、図７の実施形態では、支持基板６上に酸化珪素膜および接合層を順次設けた。しかし、支持基板６の表面６を粗面とし、酸化珪素膜を省略して接合層を粗面上に直接設けることもできる。
　第三の発明は、圧電性材料基板と、単結晶からなる支持基板とを接合する方法を提供する。すなわち、圧電性材料基板上に、窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、五酸化タンタル、ムライト、五酸化ニオブおよび酸化チタンからなる群より選ばれた一種以上の材質からなる第一の接合層を設ける。また、支持基板上に、窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、五酸化タンタル、ムライト、五酸化ニオブおよび酸化チタンからなる群より選ばれた一種以上の材質からなる第二の接合層を設ける。第一の接合層の表面および第二の接合層の表面に中性化ビームを照射することで両者を活性化する。次いで、第一の接合層の表面と第二の接合層の表面とを直接接合する。
　図８～図１３は、第三の発明の実施形態に係るものである。また、図８、図９は、圧電性材料基板１上に酸化珪素膜２を設け、かつ支持基板６上にも酸化珪素膜２を設ける実施形態に係るものである。
　図８（ａ）に示すように、圧電性材料基板１の表面１ａに酸化珪素膜２を設け、その上に第一の接合層を設ける。そして、好適な実施形態においては、第一の接合層３の表面を平坦化加工して平坦面を形成し、平坦面に対して矢印Ａのように中性化ビームを照射し、第一の接合層４Ａの表面を活性化して活性化面５Ａとする。
　一方、図８（ｂ）に示すように、支持基板６の表面に酸化珪素膜２を設け、その上に第二の接合層を設ける。そして、好適な実施形態においては、第二の接合層の表面を平坦化加工して平坦面を形成し、平坦面に対して矢印Ａのように中性化ビームを照射し、第二の接合層４Ｂの表面を活性化して活性化面５Ｂとする。
　そして、圧電性材料基板１上の第一の接合層４Ａの活性化面５Ａと、支持基板６上の第二の接合層４Ｂの活性化面５Ｂとを直接接合する（図９（ａ）参照）。この結果、接合層４Ａと４Ｂとは一体化し、接合層３０を形成し、接合体３７が得られる（図９（ｂ）参照）。好適な実施形態においては、接合体の圧電性材料基板の表面１ｂを更に研磨加工し、図９（ｂ）に示すように圧電性材料基板１Ａの厚さを小さくする。図９（ｃ）では、圧電性材料基板１Ａの研磨面１ｃ上に所定の電極１０を形成することによって、弾性表面波素子３９を作製している。
　図１０、図１１に示す実施形態においては、圧電性材料基板１１上に粗面を設けている。すなわち、図１０（ａ）に示すように、圧電性材料基板１１の表面を粗面１１ａとし、その上に第一の接合層１３Ａを設ける。そして、第一の接合層１３Ａの表面を平坦化加工して平坦面を形成し、平坦面に対して矢印Ａのように中性化ビームを照射し、第一の接合層１３Ａの表面を活性化して活性化面１４とする。
　一方、図１０（ｂ）に示すように、支持基板６の表面に酸化珪素膜２を設け、その上に第二の接合層を設ける。そして、第二の接合層の表面を平坦化加工して平坦面を形成し、平坦面に対して矢印Ａのように中性化ビームを照射し、第二の接合層４Ｂの表面を活性化して活性化面５Ｂとする。
　そして、圧電性材料基板１上の第一の接合層１３Ａの活性化面１４と、支持基板６上の第二の接合層４Ｂの活性化面５Ｂとを直接接合する（図１１（ａ）参照）。この結果、接合層１３Ａと接合層４Ａとが一体化し、接合層３０Ａを形成し、接合体４７が得られる（図１１（ｂ）参照）。好適な実施形態においては、接合体の圧電性材料基板の表面１ｂを更に研磨加工し、図１１（ｂ）に示すように圧電性材料基板１Ａの厚さを小さくする。図１１（ｃ）では、圧電性材料基板１Ａの研磨面１ｃ上に所定の電極１０を形成することによって、弾性表面波素子４９を作製している。
　図１２、図１３に示す実施形態においては、圧電性材料基板１１上に粗面を設け、その上に酸化珪素膜を設けている。また、支持基板上にも酸化珪素膜を設けている。図１２（ａ）に示すように、圧電性材料基板１１の表面を粗面１１ａとし、その上に酸化珪素膜２２を設ける。酸化珪素膜２２の表面も粗面となる。そして、酸化珪素膜２２上に第一の接合層１３Ａを設ける。そして、第一の接合層１３Ａの表面を平坦化加工して平坦面を形成し、平坦面に対して矢印Ａのように中性化ビームを照射し、第一の接合層１３Ａの表面を活性化して活性化面１４とする。
　一方、図１２（ｂ）に示すように、支持基板６の表面に酸化珪素膜２を設け、その上に第二の接合層を設ける。そして、第二の接合層の表面を平坦化加工して平坦面を形成し、平坦面に対して矢印Ａのように中性化ビームを照射し、第二の接合層４Ｂの表面を活性化して活性化面５Ｂとする。
　そして、圧電性材料基板１１上の第一の接合層１３Ａの活性化面１４と、支持基板６上の第二の接合層４Ｂの活性化面５Ｂとを直接接合する（図１３（ａ）参照）。この結果、接合層１３Ａと４Ｂとが一体化し、接合層３０Ａを形成し、接合体５７が得られる（図１３（ｂ）参照）。好適な実施形態においては、接合体の圧電性材料基板の表面１１ｂを更に研磨加工し、図１３（ｂ）に示すように圧電性材料基板１１Ａの厚さを小さくする。図１３（ｃ）では、圧電性材料基板１１Ａの研磨面１ｃ上に所定の電極１０を形成することによって、弾性表面波素子５９を作製している。
　以下、本発明の各構成要素について更に説明する。
　本発明の接合体の用途は特に限定されず、例えば、弾性波素子や光学素子に好適に適用できる。
　弾性波素子としては、弾性表面波デバイスやラム波素子、薄膜共振子（ＦＢＡＲ）などが知られている。例えば、弾性表面波デバイスは、圧電性材料基板の表面に、弾性表面波を励振する入力側のＩＤＴ（Interdigital Transducer）電極（櫛形電極、すだれ状電極ともいう）と弾性表面波を受信する出力側のＩＤＴ電極とを設けたものである。入力側のＩＤＴ電極に高周波信号を印加すると、電極間に電界が発生し、弾性表面波が励振されて圧電基板上を伝搬していく。そして、伝搬方向に設けられた出力側のＩＤＴ電極から、伝搬された弾性表面波を電気信号として取り出すことができる。
　圧電性材料基板の底面に金属膜を有していてもよい。金属膜は、弾性波デバイスとしてラム波素子を製造した際に、圧電基板の裏面近傍の電気機械結合係数を大きくする役割を果たす。この場合、ラム波素子は、圧電基板の表面に櫛歯電極が形成され、支持基板に設けられたキャビティによって圧電基板の金属膜が露出した構造となる。こうした金属膜の材質としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、金などが挙げられる。なお、ラム波素子を製造する場合、底面に金属膜を有さない圧電基板を備えた複合基板を用いてもよい。
　また、圧電性材料基板の底面に金属膜と絶縁膜を有していてもよい。金属膜は、弾性波デバイスとして薄膜共振子を製造した際に、電極の役割を果たす。この場合、薄膜共振子は、圧電基板の表裏面に電極が形成され、絶縁膜をキャビティにすることによって圧電基板の金属膜が露出した構造となる。こうした金属膜の材質としては、例えば、モリブデン、ルテニウム、タングステン、クロム、アルミニウムなどが挙げられる。また、絶縁膜の材質としては、例えば、二酸化ケイ素、リンシリカガラス、ボロンリンシリカガラスなどが挙げられる。
　また、光学素子としては、光スイッチング素子、波長変換素子、光変調素子を例示できる。また、圧電性材料基板中に周期分極反転構造を形成することができる。
　本発明を光学素子に適用した場合には、光学素子の小型化が可能であり、また特に周期分極反転構造を形成した場合には、加熱処理による周期分極反転構造の劣化を防止できる。更に、酸化珪素、五酸化タンタルなどの本発明の接合層材料は、高絶縁材料でもあるので、接合前の中性化ビームによる処理時に、分極反転の発生が抑制され、また圧電性材料基板に形成された周期分極反転構造の形状を乱すことがほとんどない。
　本発明で用いる圧電性材料基板は、単結晶であって良い。圧電性材料基板の材質が単結晶であると、中性化ビームによって圧電性材料基板の表面を活性化できる。しかし、圧電性材料基板の上に酸化珪素膜が設けられていたり、圧電性材料基板表面が粗面化されている場合には、中性化ビームによって活性化できないので、接合層を設けてその表面を平坦化し、中性化ビームによって活性化することで、圧電性材料基板を支持基板に直接接合できる。
　圧電性材料基板の材質は、具体的には、タンタル酸リチウム（ＬＴ）単結晶、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）単結晶、ニオブ酸リチウム－タンタル酸リチウム固溶体単結晶、水晶、ホウ酸リチウムを例示できる。このうち、ＬＴ又はＬＮであることがより好ましい。ＬＴやＬＮは、弾性表面波の伝搬速度が速く、電気機械結合係数が大きいため、高周波数且つ広帯域周波数用の弾性表面波デバイスとして適している。また、圧電性材料基板の主面の法線方向は、特に限定されないが、例えば、圧電性材料基板がＬＴからなるときには、弾性表面波の伝搬方向であるＸ軸を中心に、Ｙ軸からＺ軸に３６～４７°（例えば４２°）回転した方向のものを用いるのが伝搬損失が小さいため好ましい。圧電性材料基板がＬＮからなるときには、弾性表面波の伝搬方向であるＸ軸を中心に、Ｙ軸からＺ軸に６０～６８°（例えば６４°）回転した方向のものを用いるのが伝搬損失が小さいため好ましい。更に、圧電性材料基板の大きさは、特に限定されないが、例えば、直径５０～１５０ｍｍ，厚さが０．２～６０μｍである。
　支持基板の材質は、単結晶とする。これは、好ましくは、シリコン、サファイアおよび水晶からなる群より選ばれた材質からなる。本発明の方法により接合された複合基板上に、弾性波デバイスを形成する場合、弾性波デバイスの温度特性を改善するという観点から、支持基板の材質の熱膨張係数は圧電性材料基板の熱膨張係数よりも低い事が好ましい。
　好適な実施形態においては、圧電性材料基板上に酸化珪素膜を形成する。酸化珪素膜は、結晶質酸化珪素であってよく、アモルファス酸化珪素膜であってもよい。また、酸化珪素膜の成膜方法は限定されないが、スパッタリング(sputtering)法、化学的気相成長法（CVD）、蒸着を例示できる。
　酸化珪素膜の厚さは、特に限定されないが、0.1μm～1.0μmが好ましい。
　他の好適な実施形態圧電性材料基板の表面を加工して粗面を形成する。この粗面とは、面内一様に周期的な凹凸が形成されている面で、算術平均粗さは0.05μm≦Ra≦0.5μm、最低谷底から最大山頂までの高さRyが0.5μm≦Ry≦5μmの範囲である。好適な粗さは、弾性波の波長に依存し、バルク波の反射が抑制できるように適宜選択する。
　また、粗面化加工の方法は、研削、研磨、エッチング、サンドブラストなどがある。
　圧電性材料基板の粗面上や酸化珪素膜上に接合層を形成するが、接合層は、窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、五酸化タンタル、ムライト、五酸化ニオブおよび酸化チタンからなる群より選ばれた一種以上の材質からなる。接合層の成膜方法は限定されないが、スパッタリング、化学的気相成長法（CVD）、蒸着を例示できる。
　次いで、接合層、第一の接合層、第二の接合層の表面を平坦化して平坦面を得ることができる。ここで、各接合層の表面を平坦化する方法は、ラップ(lap)研磨、化学機械研磨加工(CMP)などがある。また、平坦面は、Ra≦1nmが必要であるが、0.3nm以下にすると更に好ましい。圧電性材料基板の粗面上に接合層、第一の接合層、第二の接合層を形成する場合には、これらの接合層の表面を平坦化加工することが特に好ましい。この一方、圧電性材料基板、酸化珪素膜、支持基板の表面が平坦である場合には、接合層、第一の接合層、第二の接合層の表面を平坦化加工する必要は必ずしもないが、平坦化加工してもよい。
　次いで、接合層、第一の接合層、第二の接合層の表面および支持基板の表面に中性化ビームを照射することで、各接合層の表面および支持基板の表面を活性化する。
　中性化ビームによる表面活性化を行う際には、特許文献４に記載のような装置を使用して中性化ビームを発生させ、照射することが好ましい。すなわち、ビーム源として、サドルフィールド型の高速原子ビーム源を使用する。そして、チャンバーに不活性ガスを導入し、電極へ直流電源から高電圧を印加する。これにより、電極（正極）と筺体（負極）との間に生じるサドルフィールド型の電界により、電子ｅが運動して、不活性ガスによる原子とイオンのビームが生成される。グリッドに達したビームのうち、イオンビームはグリッドで中和されるので、中性原子のビームが高速原子ビーム源から出射される。ビームを構成する原子種は、不活性ガス（アルゴン、窒素等）が好ましい。
　ビーム照射による活性化時の電圧は0.5～2.0kVとすることが好ましく、電流は50～200mAとすることが好ましい。
　次いで、真空雰囲気で、活性化面同士を接触させ、接合する。この際の温度は常温であるが、具体的には40℃以下が好ましく、30℃以下が更に好ましい。また、接合時の温度は20℃以上、25℃以下が特に好ましい。接合時の圧力は、100～20000Nが好ましい。
（実施例Ａ１）
　図１～図２を参照しつつ説明した第一の発明の方法に従って、接合体を作製した。
　具体的には、オリエンテーションフラット部（ＯＦ部）を有し、直径が４インチ，厚さが２５０μｍのタンタル酸リチウム基板（ＬＴ基板）を圧電性材料基板１として使用した。また、支持基板６として、ＯＦ部を有し、直径が４インチ，厚さが２３０μｍのシリコン基板を用意した。ＬＴ基板は、弾性表面波（ＳＡＷ）の伝搬方向をＸとし、切り出し角が回転Ｙカット板である４６°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いた。圧電性材料基板１の表面１ａと支持基板６の表面６ａは、算術平均粗さＲａが１ｎｍとなるように鏡面研磨しておいた。算術平均粗さは原子間力顕微鏡(AFM)で、縦10μm×横10μmの正方形の視野を評価した。
　次いで、圧電性材料基板１の表面１ａに酸化珪素膜２を1.0μmスパッタリング法で成膜した。成膜後の算術平均粗さＲａは、2ｎｍであった。次に、酸化珪素膜２上に、ムライトからなる接合層３を1.0μm、CVD法で成膜した。成膜後のRaは2.0nmであった。次に、接合層３を化学機械研磨加工（CMP）し、膜厚を0.5μmとし、Raを0.3nmとした。
　次いで、接合層４の平坦面４ａと支持基板６の表面６ａとを洗浄し、汚れを取った後、真空チャンバーに導入した。１０－６Ｐａ台まで真空引きした後、それぞれの基板の接合面に高速原子ビーム（加速電圧１ｋＶ、Ａｒ流量27ｓｃｃｍ）を120ｓｅｃ間照射した。ついで、圧電性材料基板のビーム照射面（活性化面）５と支持基板の活性化面６ａとを接触させた後、10000Ｎで２分間加圧して両基板を接合した。
　次いで、圧電性材料基板１の表面１ｂを厚みが当初の２５０μｍから3μｍになるように研削及び研磨した（図２（ｂ）参照）。研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、１．５Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ａ２）
　実施例Ａ１において、接合層３の材質をアルミナとし、接合層３の成膜にはスパッタリング法を用いた。その他は実施例Ａ１と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、１．４Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ａ３）
　実施例Ａ１において、接合層３の材質を五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）とし、接合層３の成膜にはスパッタリング法を用いた。その他は実施例Ａ１と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、１．５Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ａ４）
　実施例Ａ１において、接合層３の材質を窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）とし、接合層３の成膜にはスパッタリング法を用いた。その他は実施例Ａ１と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、１．４Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ａ５）
　実施例Ａ１において、接合層３の材質を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とし、接合層３の成膜にはスパッタリング法を用いた。その他は実施例Ａ１と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、１．３Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ａ６）
　実施例Ａ１において、接合層３の材質を五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）とし、接合層３の成膜にはスパッタリング法を用いた。その他は実施例Ａ１と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、１．８Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ａ７）
　実施例Ａ１において、接合層３の材質を酸化チタン（ＴｉＯ２）とし、接合層３の成膜にはスパッタリング法を用いた。その他は実施例Ａ１と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、１．６Ｊ／ｍ２であった。
（比較例Ａ１）
　実施例Ａ1において、接合層3を設けなかった。その他は実施例Ａ1と同様にして接合体を製造した。
　　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれが発生した。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、０．１Ｊ／ｍ２であった。
（比較例Ａ２）
　実施例Ａ３と同様にして、接合層３として五酸化タンタル層を設けた。そして、接合層の表面と支持基板の表面とをプラズマ活性化法によって表面活性化した。その他は実施例Ａ４と同様にして接合体を製造した。チャンバー内を１０－1Ｐａ台まで真空引きした後、ウェハー表面にN2プラズマ(パワー200W)を60s照射し、その後大気に出し、純水で洗浄する。更に大気中で接合させ、荷重2000Nを2分間印加した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれが発生した。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、０．３Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ｂ１）
　図３、図４を参照しつつ説明した第一の発明の方法に従い、接合体を作製した。
　具体的には、オリエンテーションフラット部（ＯＦ部）を有し、直径が４インチ，厚さが２５０μｍのタンタル酸リチウム基板（ＬＴ基板）を用意し、圧電性材料基板１１とした。また、支持基板６として、ＯＦ部を有し、直径が４インチ，厚さが２３０μｍのシリコン基板を用意した。ＬＴ基板は、弾性表面波（ＳＡＷ）の伝搬方向をＸとし、切り出し角が回転Ｙカット板である４６°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いた。
　なお、圧電性材料基板１１の表面１１ａは、算術平均粗さＲａが０．１μｍとなるように、ラッピングマシーンで荒らして、粗面としておいた。支持基板６の表面６ａは、算術平均粗さＲａが１ｎｍとなるように鏡面研磨しておいた。算術平均粗さは原子間力顕微鏡(AFM)で、縦10μm×横10μmの正方形の視野を観測した。
　次いで、圧電性材料基板の粗面上に、ムライトからなる接合層１２を厚さ2μm成膜し、裏面の微小な凹凸を埋めた。なお、この時点における接合層の表面１２ａは算術平均粗さＲａが0.1μmであった。次に、接合層の表面１２ａを化学機械研磨加工（CMP）し、膜厚0.5μm、Ra0.3nmとした。
　次いで、接合層の平坦面１３ａと支持基板の表面６ａとを洗浄し、表面の汚れを取った後、真空チャンバーに導入した。１０－６Ｐａ台まで真空引きした後、それぞれの基板の接合面に高速原子ビーム（加速電圧１ｋＶ、Ａｒ流量27ｓｃｃｍ）を120ｓｅｃ間照射して表面活性化した。次いで、接合層の活性化された平坦面１４と支持基板の活性化された表面６ａとを接触させた後、1000Ｎで２分間加圧して両基板を接合した。
　次いで、圧電性材料基板１１の表面１１ｃを、厚みが当初の２５０μｍから２０μｍになるように研削及び研磨した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、１．５Ｊ／ｍ２であった。
　作製した接合体を用いてSAW（表面弾性波）フィルターを作製し、300℃で加熱をしたが、接合界面での剥離や、周波数のシフトは確認できなかった。
（実施例Ｂ２）
　実施例Ｂ１において、接合層３の材質をアルミナとした。その他は実施例Ｂ１と同様にして接合体を製造した。この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、１．４Ｊ／ｍ２であった。
　作製した接合体を用いてSAW（表面弾性波）フィルターを作製し、300℃で加熱をしたが、接合界面での剥離や、周波数のシフトは確認できなかった。
（実施例Ｂ３）
　実施例Ｂ１において、接合層３の材質を五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）とした。その他は実施例Ｂ１と同様にして接合体を製造した。この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、１．５Ｊ／ｍ２であった。
　作製した接合体を用いてSAW（表面弾性波）フィルターを作製し、300℃で加熱をしたが、接合界面での剥離や、周波数のシフトは確認できなかった。
（実施例Ｂ４）
　実施例Ｂ１において、接合層３の材質を窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）とした。その他は実施例Ｂ１と同様にして接合体を製造した。この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、１．４Ｊ／ｍ２であった。
　作製した接合体を用いてSAW（表面弾性波）フィルターを作製し、300℃で加熱をしたが、接合界面での剥離や、周波数のシフトは確認できなかった。
（実施例Ｂ５）
　実施例Ｂ１において、接合層３の材質を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とした。その他は実施例Ｂ１と同様にして接合体を製造した。この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、１．３Ｊ／ｍ２であった。
　作製した接合体を用いてSAW（表面弾性波）フィルターを作製し、300℃で加熱をしたが、接合界面での剥離や、周波数のシフトは確認できなかった。
（実施例Ｂ６）
　実施例Ｂ１において、接合層３の材質を五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）とした。その他は実施例Ｂ１と同様にして接合体を製造した。この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、１．８Ｊ／ｍ２であった。
　作製した接合体を用いてSAW（表面弾性波）フィルターを作製し、300℃で加熱をしたが、接合界面での剥離や、周波数のシフトは確認できなかった。
（実施例Ｂ７）
　実施例Ｂ１において、接合層３の材質を酸化チタン（ＴｉＯ２）とした。その他は実施例Ｂ１と同様にして接合体を製造した。この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、１．６Ｊ／ｍ２であった。
　作製した接合体を用いてSAW（表面弾性波）フィルターを作製し、300℃で加熱をしたが、接合界面での剥離や、周波数のシフトは確認できなかった。
（比較例Ｂ１）
　実施例Ｂ1と同様にして表面弾性波フィルターを作製した。ただし、接合層の材質を樹脂とし、基板同士を直接接合せずに樹脂接着した。この結果、300℃加熱後に剥離と周波数シフトが発生した。
（比較例Ｂ２）
　実施例Ｂ３と同様にして、接合層３として五酸化タンタル層を設けた。そして、接合層の表面と支持基板の表面とをプラズマ活性化法によって表面活性化した。その他は実施例Ｂ４と同様にして接合体を製造した。チャンバー内を１０－1Ｐａ台まで真空引きした後、ウェハー表面にN2プラズマ(パワー200W)を60s照射し、その後大気に出し、純水で洗浄する。更に大気中で接合させ、荷重2000Nを2分間印加した。
　この結果、接合直後にはクラックオープニング法で接合強度を評価した所、０．３Ｊ／ｍ２であったが、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれが発生した。このため、表面弾性波フィルターを作製できなかった。
（実施例Ｃ１）
　図６～図７を参照しつつ説明した第二の発明の方法に従って、接合体を作製した。
　具体的には、図６に示すように、支持基板６として、ＯＦ部を有し、直径が４インチ，厚さが２３０μｍのシリコン基板を用意した。ＬＴ基板は、弾性表面波（ＳＡＷ）の伝搬方向をＸとし、切り出し角が回転Ｙカット板である４６°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いた。支持基板６の表面６ａは、算術平均粗さＲａが１ｎｍとなるように鏡面研磨しておいた。算術平均粗さは原子間力顕微鏡(AFM)で、縦10μm×横10μmの正方形の視野を評価した。次いで、支持基板６の表面６ａに酸化珪素膜２を1.0μmスパッタリング法で成膜した。成膜後の算術平均粗さＲａは、2ｎｍであった。次に、酸化珪素膜２上に、ムライトからなる接合層３を1.0μm、CVD法で成膜した。成膜後のRaは2.0nmであった。次に、接合層３を化学機械研磨加工（CMP）し、膜厚を0.5μmとし、Raを0.3nmとした。
　一方、図７（ａ）に示すように、オリエンテーションフラット部（ＯＦ部）を有し、直径が４インチ，厚さが２５０μｍのタンタル酸リチウム基板（ＬＴ基板）を圧電性材料基板１として使用した。
　次いで、接合層４の平坦面４ａと支持基板１の表面１ａとを洗浄し、汚れを取った後、真空チャンバーに導入した。１０－６Ｐａ台まで真空引きした後、それぞれの基板の接合面に高速原子ビーム（加速電圧１ｋＶ、Ａｒ流量27ｓｃｃｍ）を120ｓｅｃ間照射した。ついで、接合層４Ａの活性化面５と圧電性材料基板１の活性化面１ｄとを接触させた後、10000Ｎで２分間加圧して両基板を接合した。
　次いで、圧電性材料基板１の表面１ｂを厚みが当初の２５０μｍから3μｍになるように研削及び研磨した（図７（ｂ）参照）。研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、１．５Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ｃ２）
　実施例Ｃ１において、接合層３の材質をアルミナとし、接合層３の成膜にはスパッタリング法を用いた。その他は実施例Ｃ１と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、1.4Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ｃ３）
　実施例Ｃ１において、接合層３の材質を五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）とし、接合層３の成膜にはスパッタリング法を用いた。その他は実施例Ｃ１と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、1.5Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ｃ４）
　実施例Ｃ１において、接合層３の材質を窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）とし、接合層３の成膜にはスパッタリング法を用いた。その他は実施例Ｃ１と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、1.4Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ｃ５）
　実施例Ｃ１において、接合層３の材質を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とし、接合層３の成膜にはスパッタリング法を用いた。その他は実施例Ｃ１と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、1.3Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ｃ６）
　実施例Ｃ１において、接合層３の材質を五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）とし、接合層３の成膜にはスパッタリング法を用いた。その他は実施例Ｃ１と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、２．０Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ｃ７）
　実施例Ｃ１において、接合層３の材質を酸化チタン（ＴｉＯ２）とし、接合層３の成膜にはスパッタリング法を用いた。その他は実施例Ｃ１と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、１．８Ｊ／ｍ２であった。
（比較例Ｃ１）
　実施例Ｃ1において、接合層４Ａを設けなかった。その他は実施例Ｃ1と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれが発生した。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、0.1Ｊ／ｍ２であった。
（比較例Ｃ２）
　実施例Ｃ３と同様にして、接合層４として五酸化タンタル層を設けた。そして、接合層の表面と圧電性材料基板の表面とをプラズマ活性化法によって表面活性化した。その他は実施例Ｃ４と同様にして接合体を製造した。チャンバー内を１０－1Ｐａ台まで真空引きした後、ウェハー表面にN2プラズマ(パワー200W)を60s照射し、その後大気に出し、純水で洗浄する。更に大気中で接合させ、荷重2000Nを2分間印加した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれが発生した。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、0.3Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ｄ１）
　図８～図９を参照しつつ説明した第三の発明の方法に従って、接合体を作製した。
　具体的には、オリエンテーションフラット部（ＯＦ部）を有し、直径が４インチ，厚さが２５０μｍのタンタル酸リチウム基板（ＬＴ基板）を圧電性材料基板１として使用した。圧電性材料基板１の表面１ａと支持基板６の表面６ａは、算術平均粗さＲａが１ｎｍとなるように鏡面研磨しておいた。次いで、圧電性材料基板１の表面１ａに酸化珪素膜２を1.0μmスパッタリング法で成膜した。成膜後の算術平均粗さＲａは、2ｎｍであった。次に、酸化珪素膜２上に、ムライトからなる接合層を1.0μm、CVD法で成膜した。成膜後のRaは2.0nmであった。次に、接合層を化学機械研磨加工（CMP）し、膜厚を0.5μmとし、Raを0.3nmとした。
　また、支持基板６として、ＯＦ部を有し、直径が４インチ，厚さが２３０μｍのシリコン基板を用意した。ＬＴ基板は、弾性表面波（ＳＡＷ）の伝搬方向をＸとし、切り出し角が回転Ｙカット板である４６°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いた。次いで、支持基板６の表面に酸化珪素膜２を1.0μmスパッタリング法で成膜した。成膜後の算術平均粗さＲａは、2ｎｍであった。次に、酸化珪素膜２上に、高抵抗シリコンからなる接合層を1.0μm、CVD法で成膜した。成膜後のRaは2.0nmであった。次に、接合層を化学機械研磨加工（CMP）し、膜厚を0.5μmとし、Raを0.3nmとした。
　次いで、圧電性材料基板１上の第一の接合層４Ａの平坦面と支持基板６上の第二の接合層４Ｂの平坦面とを洗浄し、汚れを取った後、真空チャンバーに導入した。１０－６Ｐａ台まで真空引きした後、それぞれの基板の接合面に高速原子ビーム（加速電圧１ｋＶ、Ａｒ流量27ｓｃｃｍ）を120ｓｅｃ間照射し、各活性化面５Ａ、５Ｂを得た。ついで、圧電性材料基板上の第一の接合層の活性化面５Ａと、支持基板上の第二の接合層の活性化面５Ｂとを接触させた後、10000Ｎで２分間加圧して両基板を接合した（図９（ａ）参照）。
　次いで、圧電性材料基板１の表面１ｂを厚みが当初の２５０μｍから3μｍになるように研削及び研磨した（図９（ｂ）参照）。研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、１．５Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ｄ２）
　実施例Ｄ１において、第一の接合層、第二の接合層の材質をアルミナとし、接合層の成膜にはスパッタリング法を用いた。その他は実施例Ｄ１と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、1.4Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ｄ３）
　実施例Ｄ１において、第一の接合層、第二の接合層の材質を五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）とし、接合層の成膜にはスパッタリング法を用いた。その他は実施例Ｄ１と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、1.5Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ｄ４）
　実施例Ｄ１において、第一の接合層、第二の接合層の材質を窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）とし、接合層の成膜にはスパッタリング法を用いた。その他は実施例Ｄ１と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、1.4Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ｄ５）
　実施例Ｄ１において、第一の接合層、第二の接合層の材質を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とし、接合層の成膜にはスパッタリング法を用いた。その他は実施例Ｄ１と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、1.3Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ｄ６）
　実施例Ｄ１において、第一の接合層、第二の接合層の材質を五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）とし、接合層の成膜にはスパッタリング法を用いた。その他は実施例Ｄ１と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、２．０Ｊ／ｍ２であった。
（実施例Ｄ７）
　実施例Ｄ１において、第一の接合層、第二の接合層の材質を酸化チタン（ＴｉＯ２）とし、接合層の成膜にはスパッタリング法を用いた。その他は実施例Ｄ１と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれは確認できなかった。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、１．８Ｊ／ｍ２であった。
（比較例Ｄ１）
　実施例Ｄ1において、第一の接合層を設けなかった。その他は実施例Ｄ1と同様にして接合体を製造した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれが発生した。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、0.1Ｊ／ｍ２であった。
（比較例Ｄ２）
　実施例Ｄ３と同様にして、第一の接合層および第二の接合層として五酸化タンタル層を設けた。そして、接合層の表面と支持基板の表面とをプラズマ活性化法によって表面活性化した。その他は実施例Ｄ４と同様にして接合体を製造した。チャンバー内を１０－1Ｐａ台まで真空引きした後、ウェハー表面にN2プラズマ(パワー200W)を60s照射し、その後大気に出し、純水で洗浄する。更に大気中で接合させ、荷重2000Nを2分間印加した。
　この結果、圧電性材料基板の研削および研磨工程中に接合部分の剥がれが発生した。またクラックオープニング法で接合強度を評価した所、0.3Ｊ／ｍ２であった。

Claims (21)

  1. 　圧電性材料基板と、単結晶からなる支持基板とを接合する方法であって、
    　前記圧電性材料基板上に接合層を形成し、前記接合層が、窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、五酸化タンタル、ムライト、五酸化ニオブおよび酸化チタンからなる群より選ばれた一種以上の材質からなる工程、
    　　前記接合層の表面および前記支持基板の表面に中性化ビームを照射することで前記接合層の前記表面および前記支持基板の前記表面を活性化する工程、および
    　前記接合層の前記表面と前記支持基板の表面とを直接接合する工程
    を有することを特徴とする、接合方法。
  2. 　前記圧電性材料基板上に酸化珪素膜を設ける工程を有しており、この酸化珪素膜上に前記接合層を設けることを特徴とする、請求項１記載の方法。
  3. 　前記圧電性材料基板を加工して粗面を形成する工程を有しており、この粗面上に前記接合層を設けることを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
  4. 　前記接合層の前記表面を平坦化した後で前記活性化を行うことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一つの請求項に記載の方法。
  5. 　前記支持基板が、シリコン、サファイアおよび水晶からなる群より選ばれた材質からなることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一つの請求項に記載の方法。
  6. 　前記圧電性材料基板が圧電性単結晶からなることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一つの請求項に記載の方法。
  7. 　前記圧電性単結晶が、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウム－タンタル酸リチウム固溶体からなることを特徴とする、請求項６記載の方法。
  8. 　圧電性単結晶からなる圧電性材料基板と、単結晶からなる支持基板とを接合する方法であって、
    　前記支持基板上に接合層を形成し、前記接合層が窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、五酸化タンタル、ムライト、五酸化ニオブおよび酸化チタンからなる群より選ばれた一種以上の材質からなる工程、
    　前記接合層の表面および前記圧電性材料基板の表面に中性化ビームを照射することで前記接合層の前記表面および前記圧電性材料基板の前記表面を活性化する工程、および
    　前記接合層の前記表面と前記圧電性材料基板の前記表面とを直接接合する工程
    を有することを特徴とする、接合方法。
  9. 　前記支持基板上に酸化珪素膜を設ける工程を有しており、この酸化珪素膜上に前記接合層を設けることを特徴とする、請求項８記載の方法。
  10. 　前記接合層の前記表面を平坦化した後に前記活性化を行うことを特徴とする、請求項８または９記載の方法。
  11. 　前記支持基板が、シリコン、サファイアおよび水晶からなる群より選ばれた材質からなることを特徴とする、請求項８～１０のいずれか一つの請求項に記載の方法。
  12. 　前記圧電性単結晶が、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウム－タンタル酸リチウム固溶体からなることを特徴とする、請求項８～１１のいずれか一つの請求項に記載の方法。
  13. 　圧電性材料基板と、単結晶からなる支持基板とを接合する方法であって、
    　前記圧電性材料基板上に第一の接合層を形成し、前記第一の接合層が窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、五酸化タンタル、ムライト、五酸化ニオブおよび酸化チタンからなる群より選ばれた一種以上の材質からなる工程、
    　前記支持基板上に第二の接合層を形成し、前記第二の接合層が窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、五酸化タンタル、ムライト、五酸化ニオブおよび酸化チタンからなる群より選ばれた一種以上の材質からなる工程、
    　前記第一の接合層の表面および前記第二の接合層の表面に中性化ビームを照射することで前記第一の接合層の前記表面および前記第二の接合層の前記表面を活性化する工程、および
    　前記第一の接合層の前記表面と前記第二の接合層の前記表面とを直接接合する工程
    を有することを特徴とする、接合方法。
  14. 　前記圧電性材料基板上に酸化珪素膜を設ける工程を有しており、この酸化珪素膜上に前記第一の接合層を設けることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
  15. 　前記圧電性材料基板を加工して粗面を形成する工程を有しており、この粗面上に前記第一の接合層を設けることを特徴とする、請求項１３または１４記載の方法。
  16. 　前記第一の接合層の前記表面を平坦化した後に前記活性化を行うことを特徴とする、請求項１３～１５のいずれか一つの請求項に記載の方法。
  17. 　前記支持基板上に酸化珪素膜を設ける工程を有しており、この酸化珪素膜上に前記第二の接合層を設けることを特徴とする、請求項１３～１６のいずれか一つの請求項に記載の方法。
  18. 　前記第二の接合層の表面を平坦化した後に前記活性化を行うことを特徴とする、請求項１３～１７のいずれか一つの請求項に記載の方法。
  19. 　前記支持基板が、シリコン、サファイアおよび水晶からなる群より選ばれた材質からなることを特徴とする、請求項１３～１８のいずれか一つの請求項に記載の方法。
  20. 　前記圧電性材料基板が圧電性単結晶からなることを特徴とする、請求項１３～１９のいずれか一つの請求項に記載の方法。
  21. 　前記圧電性単結晶が、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウム－タンタル酸リチウム固溶体からなることを特徴とする、請求項２０記載の方法。
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