WO2024063072A1 - 接合基板、及び接合基板の製造方法 - Google Patents

接合基板、及び接合基板の製造方法 Download PDF

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WO2024063072A1
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thickness
less
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拓也 丸子
浩一 岩田
弘一 菊地
理樹 千葉
裕章 横田
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株式会社日本製鋼所
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    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/08—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/25—Constructional features of resonators using surface acoustic waves

Definitions

  • This disclosure relates to a bonded substrate and a method for manufacturing the bonded substrate.
  • Patent Document 1 discloses a technique related to a surface acoustic wave element.
  • Optical modulation elements that constitute optical modulators are required, for example, to reduce power consumption by driving at lower voltages and to improve modulation performance.
  • Patent Document 2 and Non-Patent Document 1 disclose techniques related to light modulation elements.
  • a bonded substrate in which a quartz crystal substrate and a lithium tantalate substrate are bonded a bonded substrate in which a lithium niobate substrate and a lithium niobate substrate are bonded, a bonded substrate in which a quartz crystal substrate and a niobium A bonded substrate bonded to a lithium oxide substrate is used.
  • voids may occur at the bonding surfaces of the substrates or the bonding strength of these substrates may decrease.
  • a bonded substrate according to one aspect of the present disclosure is a bonded substrate in which a first substrate and a second substrate are bonded via a bonding surface, and the first substrate has a first modified layer on the bonding surface side.
  • the second substrate includes a second modified layer on the bonding surface side.
  • a method for manufacturing a bonded substrate is a method for manufacturing a bonded substrate in which a first substrate and a second substrate are bonded, the surface of the first substrate being plasma-treated, and the surface of the first substrate being bonded to the bonded substrate. forming a first modified layer on the surface of the substrate; plasma-treating the surface of the second substrate to form a second modified layer on the surface of the second substrate; a step of temporarily bonding the first substrate and the second substrate with the layer and the second modified layer facing each other, and annealing the substrate after the temporary bonding to bond the first substrate and the second substrate. and a step of joining the second substrate.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a bonded substrate according to an embodiment.
  • 3 is a flowchart for explaining a method for manufacturing a bonded substrate according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing a bonded substrate according to an embodiment. It is a graph showing the relationship between variations in plasma light emission and variations in modified layers. It is a graph showing the relationship among the thickness of a modified layer of a quartz substrate, the thickness of a modified layer of a lithium tantalate substrate, a void-free region, a region with good bonding strength, and a region of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a graph showing the relationship between the thickness of the modified layer of a quartz crystal substrate, the thickness of the modified layer of a lithium niobate substrate, the void-free region, the region with good bonding strength, the plasma stable region, and the region of the present disclosure. Thickness of the modified layer of the lithium niobate substrate (lower side), thickness of the modified layer of the lithium niobate substrate (upper side), void-free region, region of good bonding strength, plasma stable region, and region of the present disclosure It is a graph showing the relationship between. This is a photograph taken using a transmission electron microscope (TEM) of a modified layer of a lithium niobate substrate. 9 is a graph showing the brightness profile of the TEM photograph shown in FIG. 8. 1 is a graph showing the relationship between the thickness of the modified layer and the bonding strength of each sample.
  • TEM transmission electron microscope
  • the bonded substrate according to this embodiment is a bonded substrate in which a first substrate and a second substrate are bonded via a bonding surface.
  • the first substrate includes a first modified layer on the bonding surface side
  • the second substrate includes a second modified layer on the bonding surface side.
  • the first substrate may be a quartz substrate
  • the second substrate may be a lithium tantalate substrate.
  • the first substrate may be a crystal substrate
  • the second substrate may be a lithium niobate substrate.
  • the first substrate may be a first lithium niobate substrate
  • the second substrate may be a second lithium niobate substrate. That is, a structure in which two lithium niobate substrates are bonded to each other may be used.
  • a case will be described below in which the first substrate is a quartz substrate and the second substrate is a lithium tantalate substrate.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a bonded substrate according to an embodiment.
  • a bonded substrate 1 according to the present embodiment is a bonded substrate in which a quartz crystal substrate 10 and a lithium tantalate substrate 20 are bonded via a bonding surface 15.
  • the crystal substrate (first substrate) 10 functions as a support substrate
  • the lithium tantalate substrate (second substrate) 20 functions as a piezoelectric element.
  • the frequency temperature characteristics of the surface acoustic wave element can be improved.
  • lithium tantalate has a high propagation speed of elastic waves and a large electromechanical coupling coefficient. Therefore, by using the lithium tantalate substrate 20 as a piezoelectric element, it is possible to realize a wideband surface acoustic wave element.
  • the crystal substrate 10 includes a modified layer 11 (first modified layer) on the bonding surface 15 side.
  • the lithium tantalate substrate 20 includes a modified layer 21 (second modified layer) on the bonding surface 15 side.
  • the modified layer 21 of the lithium tantalate substrate 20 is configured to be thinner than the modified layer 11 of the quartz substrate 10.
  • the thickness of the modified layer 11 of the quartz substrate 10 is greater than 2.7 nm and less than 3.2 nm, preferably greater than 2.9 nm and less than 3.1 nm.
  • the thickness of the modified layer 21 of the lithium tantalate substrate 20 is greater than 2.2 nm and less than 2.7 nm, preferably greater than 2.4 nm and less than 2.6 nm.
  • the modified layers 11 and 21 are amorphous layers generated by modifying the substrate surface, and can be formed by plasma processing, ion irradiation, or the like.
  • the modified layers 11 and 21 are amorphous layers whose main component is the material of the underlying substrate.
  • the modified layer 11 is an amorphous layer whose main component is the material of the quartz substrate 10.
  • the modified layer 21 is an amorphous layer whose main component is the material of the lithium tantalate substrate 20.
  • the thickness of the quartz crystal substrate 10 is 100 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less, and the thickness of the lithium tantalate substrate is 10 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
  • the surface of the lithium tantalate substrate 20 may be polished.
  • the lithium tantalate substrate 20 may be polished to a thickness of 5 ⁇ m or less.
  • FIG. 2 is a flowchart for explaining the method for manufacturing a bonded substrate according to this embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the method for manufacturing a bonded substrate according to this embodiment.
  • a crystal substrate (first substrate) 10 is prepared (step S1).
  • the thickness of the crystal substrate 10 is 100 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
  • the crystal substrate 10 is cleaned (step S2).
  • the crystal substrate 10 can be cleaned using a chemical solution such as APM (Ammonia Hydrogen Peroxide Mixture) or SPM (Sulfuric Acid-Hydrogen Peroxide Mixture).
  • the crystal substrate 10 is subjected to plasma treatment (step S3).
  • a modified layer 11 can be formed on the surface of the crystal substrate 10.
  • the thickness of the modified layer 11 formed on the surface of the crystal substrate 10 is greater than 2.7 nm and less than or equal to 3.2 nm, preferably greater than or equal to 2.9 nm and less than or equal to 3.1 nm.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between variations in plasma emission and variations in the modified layer.
  • the variation in plasma emission is large (that is, the variation in relative emission intensity is large)
  • the variation in the modified layer also becomes large.
  • the variation in plasma emission is small (that is, the variation in relative emission intensity is small)
  • the variation in the modified layer is also small.
  • the results shown in FIG. 4 reveal a stable region in which variations in plasma emission and modified layers can be suppressed to about 1/5.
  • variations in the in-plane thickness of the modified layer 11 formed on the surface of the crystal substrate 10 can be reduced.
  • variations in plasma light emission can be reduced by adjusting the pressure inside the chamber of the plasma processing apparatus and the plasma output (RF output).
  • a lithium tantalate substrate (LT substrate: second substrate) 20 is prepared (step S4).
  • the thickness of the lithium tantalate substrate 20 is 10 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
  • the lithium tantalate substrate 20 is cleaned (step S5).
  • the lithium tantalate substrate 20 can be cleaned using a chemical solution such as APM (Ammonia Hydrogen Peroxide Mixture) or SPM (Sulfuric Acid-Hydrogen Peroxide Mixture).
  • the lithium tantalate substrate 20 is subjected to plasma treatment (step S6).
  • a modified layer 21 can be formed on the surface of the lithium tantalate substrate 20.
  • the thickness of the modified layer 21 formed on the surface of the lithium tantalate substrate 20 is 2.2 nm or more and 2.7 nm or less, preferably 2.4 nm or more and 2.6 nm or less.
  • the lithium tantalate substrate 20 is plasma-treated under conditions in which plasma emission is stable (conditions in which variations in plasma emission are small). By subjecting the lithium tantalate substrate 20 to plasma treatment under conditions where variations in plasma emission are small, variations in the in-plane thickness of the modified layer 21 formed on the surface of the lithium tantalate substrate 20 can be reduced.
  • processing in steps S1 to S3 and the processing in steps S4 to S6 may be reversed.
  • the processing in steps S1 to S3 may be performed after the processing in steps S4 to S6 is performed.
  • the processing in steps S1 to S3 and the processing in steps S4 to S6 may be performed in parallel (simultaneously).
  • the crystal substrate 10 and the lithium tantalate substrate 20 are temporarily joined with the modified layer 11 of the crystal substrate 10 and the modified layer 21 of the lithium tantalate substrate 20 facing each other (step S7).
  • the crystal substrate 10 and the lithium tantalate substrate 20 are moved in the vertical direction, and the crystal substrate 10 and the lithium tantalate substrate 20 are moved in the vertical direction.
  • the lithium tantalate substrate 20 is temporarily bonded.
  • the temporarily bonded substrates are annealed to bond the crystal substrate 10 and the lithium tantalate substrate 20 (step S8).
  • the annealing treatment By performing the annealing treatment, the bonding between the modified layer 11 of the crystal substrate 10 and the modified layer 21 of the lithium tantalate substrate 20 can be strengthened, and the crystal substrate 10 and the lithium tantalate substrate 20 can be firmly bonded.
  • the temperature of the annealing treatment is 50° C. or more and 300° C. or less.
  • the annealing treatment can be performed, for example, by placing the temporarily bonded substrates in an electric furnace and heating them.
  • the present embodiment may further include a step of polishing the surface of the lithium tantalate substrate 20 after bonding the crystal substrate 10 and the lithium tantalate substrate 20 (step S9).
  • the polishing step can be performed using, for example, chemical mechanical polishing (CMP).
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the lithium tantalate substrate 20 is polished to a thickness of 5 ⁇ m or less.
  • the bonded substrate according to this embodiment can be manufactured.
  • the thickness of the modified layer 11 of the crystal substrate 10 and the thickness of the modified layer 21 of the lithium tantalate substrate 20 are determined using a transmission electron microscope (TEM). Can be measured.
  • TEM transmission electron microscope
  • the optimal conditions for the plasma treatment can be determined.
  • the modified layers 11 and 21 having the thickness within the above range can be formed by performing plasma treatment (step S3, step S6) using the optimum conditions thus determined.
  • the thickness of the modified layers 11 and 21 of the bonded substrate 1 after bonding the crystal substrate 10 and the lithium tantalate substrate 20 When measuring the thickness of the modified layers 11 and 21 of the bonded substrate 1 after bonding the crystal substrate 10 and the lithium tantalate substrate 20, a transmission electron microscope is used. Furthermore, which substrate the modified layers 11 and 21 originate from can be determined by combining TEM observation and elemental analysis using EDS (Energy dispersive X-ray spectrometry). For example, a region containing Si in the modified layer is the modified layer 11 of the crystal substrate 10, and a region containing Li or Ta in the modified layer is the modified layer of the lithium tantalate substrate 20. It can be determined that it is 21. By using such a method, the thickness of each of the modified layers 11 and 21 of the bonded substrate 1 can be measured. In this embodiment, it is considered that the relationship between the thicknesses of the modified layers 11 and 21 does not change before and after bonding the crystal substrate 10 and the lithium tantalate substrate 20.
  • a bonded substrate in which a quartz crystal substrate and a lithium tantalate substrate are bonded is used.
  • voids may occur at the bonding surface between the crystal substrate and the lithium tantalate substrate, or the bonding strength of these substrates may decrease.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship among the thickness of the modified layer of the quartz substrate, the thickness of the modified layer of the lithium tantalate substrate, the void-free region, the region with good bonding strength, and the region of the present disclosure.
  • the inventors of the present application have proposed a crystal substrate 10 in which the thickness of the modified layer 11 is 2.4 nm or more and 3.2 nm or less, and a lithium tantalate substrate 20 in which the thickness of the modified layer 21 is 1.8 nm or more and 2.7 nm or less. It has been found that there is a void-free region in which the generation of voids can be suppressed on the bonding surface 15 of the bonded substrate 1 when bonded. Note that the void-free region includes not only the case where no voids exist at all, but also the case where some voids are generated to the extent that it does not affect the use of the bonded substrate.
  • the inventors of the present application have also found that when a quartz crystal substrate 10 having a modified layer 11 with a thickness of 2.8 nm to 3.4 nm is bonded to a lithium tantalate substrate 20 having a modified layer 21 with a thickness of 2.3 nm to 3.2 nm, there is a region with good bonding strength in the bonded substrate 1.
  • the region with a bonding strength of 0.52 (J/m 2 ) or more is defined as the region with good bonding strength.
  • the inventors of the present application have developed a crystal substrate 10 in which the thickness of the modified layer 11 is greater than 2.7 nm and 3.2 nm or less, and the thickness of the modified layer 21 is 2.2 nm or more. It has been found that by bonding the lithium tantalate substrate 20 with a thickness of 7 nm or less, it is possible to obtain a bonded substrate 1 with good bonding strength while suppressing the generation of voids (region of the present disclosure in FIG. 5). Therefore, according to the present disclosure, it is possible to provide a bonded substrate with high bonding strength while suppressing the generation of voids, and a method for manufacturing the bonded substrate. Moreover, by increasing the bonding strength of the bonded substrate, it is possible to suppress the bonded substrate from peeling off during the polishing process.
  • the crystal substrate 10 and the lithium tantalate substrate 20 are plasma-treated under conditions (stable conditions) in which variations in plasma light emission are small (stable conditions). Therefore, variations in the in-plane thicknesses of the modified layer 11 formed on the surface of the crystal substrate 10 and the modified layer 21 formed on the surface of the lithium tantalate substrate 20 can be reduced. Therefore, the bonding strength of the bonded substrates can be increased while suppressing the generation of voids.
  • a quartz substrate may be used as the first substrate
  • a lithium niobate substrate (LN substrate) may be used as the second substrate.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship among the thickness of the modified layer of the quartz substrate, the thickness of the modified layer of the lithium niobate substrate, the void-free region, the region of good bonding strength, the plasma stable region, and the region of the present disclosure. It is. As shown in FIG.
  • the thickness of the modified layer (first modified layer) of the quartz substrate is set to 2.2 nm or more and 3.0 nm or less, and the niobate
  • the thickness of the lithium substrate (second modified layer) is set to 1.75 nm or more and 2.25 nm or less, it is possible to obtain a bonded substrate with good bonding strength while suppressing the generation of voids (as shown in FIG. 6). Areas of this Disclosure).
  • a region where the bonding strength is 0.8 (J/m 2 ) or more is defined as a region where the bonding strength is good.
  • the thickness of the quartz substrate is 10 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less
  • the thickness of the lithium niobate substrate is 10 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
  • the crystal substrate and the lithium niobate substrate can be bonded by using the above-mentioned manufacturing method (substrate bonding method). It is possible to manufacture a bonded substrate.
  • the "lithium tantalate substrate 20" in the above manufacturing method is read as a lithium niobate substrate.
  • the surface of the lithium niobate substrate may be polished.
  • the lithium niobate substrate is polished to a thickness of 10 ⁇ m or less. By polishing to such a thickness, the light modulation performance of the electro-optical element can be improved.
  • a first lithium niobate substrate may be used as the first substrate, and a second lithium niobate substrate may be used as the second substrate.
  • a structure may be adopted in which two lithium niobate substrates (LN substrates) are bonded to each other.
  • FIG. 7 shows the thickness of the modified layer of the first lithium niobate substrate, the thickness of the modified layer of the second lithium niobate substrate, the void-free region, the region of good bonding strength, the plasma stable region, and the thickness of the modified layer of the second lithium niobate substrate. It is a graph showing the relationship between regions. As shown in FIG. 7, when two lithium niobate substrates are bonded to each other, the thickness of the modified layer (first modified layer, second modified layer) of each lithium niobate substrate is set to 1.
  • a bonded substrate with good bonding strength can be obtained while suppressing the generation of voids (region of the present disclosure in FIG. 7).
  • a region where the bonding strength is 0.8 (J/m 2 ) or more is defined as a region where the bonding strength is good.
  • the thickness of the first lithium niobate substrate (first substrate: lower substrate) is 10 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less
  • the thickness of the second lithium niobate substrate (second substrate: upper substrate) is 10 ⁇ m or more. It is 1000 ⁇ m or less.
  • the "crystal substrate 10" in the above manufacturing method is read as the first lithium niobate substrate, and the “lithium tantalate substrate 20" is read as the second lithium niobate substrate, respectively.
  • the surface of the second lithium niobate substrate may be polished.
  • the second lithium niobate substrate is polished to a thickness of 10 ⁇ m or less. By polishing to such a thickness, the light modulation performance of the electro-optical element can be improved.
  • FIG. 8 is a photograph taken using a transmission electron microscope (TEM) of the modified layer of the lithium niobate substrate. As shown in FIG. 8, a modified layer is formed on the surface of a lithium niobate substrate (LN substrate).
  • FIG. 9 is a graph showing the brightness profile of the TEM photograph shown in FIG. The graph shown in Figure 9 shows the measurement position of the lithium niobate substrate and the brightness at the measurement position, and shows the change in brightness when the measurement position is moved from the carbon protective film side to the lithium niobate substrate side. ing.
  • TEM transmission electron microscope
  • the brightness was low at the location of the carbon protective film, but after that, the brightness gradually increased at the location of the modified layer, and reached a high value at the location of the lithium niobate substrate. Ta.
  • the thickness of the modified layer may be determined using such a change in brightness. In the example shown in FIG. 9, the thickness of the modified layer is 2.1 nm.
  • a sample according to Example 1 was produced using the method described in FIGS. 2 and 3. Specifically, first, a quartz substrate with a thickness of 400 ⁇ m was prepared. Next, the crystal substrate was cleaned by immersing it in an APM solution and cleaning it for 10 minutes.
  • the crystal substrate was subjected to plasma treatment to form a modified layer with a thickness of 3.0 nm on the surface of the crystal substrate.
  • the plasma treatment was performed by generating capacitively coupled plasma in a reduced pressure atmosphere.
  • the plasma processing conditions were such that the RF output was 100 W and the processing time was adjusted so that the thickness of the modified layer was 3.0 nm.
  • the substrate was plasma-treated under conditions in which plasma emission was stable (conditions in which variations in plasma emission were small).
  • the plasma treatment was performed under the conditions shown in FIG. 4, in which variations in plasma emission were small (that is, variations in relative emission intensity were small) and variations in the modified layer were small.
  • the investigation of the conditions under which plasma emission is stable was carried out by adjusting the pressure in the chamber of the plasma processing apparatus (wafer bonding apparatus) and the plasma output (RF output), and using the experimental design method.
  • the variation in plasma light emission was defined as the standard deviation of the light emission intensity when 30 second discharge was repeated five times.
  • the variation in plasma emission was suppressed to about 1/5 compared to the case where the variation in plasma emission was large.
  • LT substrate lithium tantalate substrate
  • the lithium tantalate substrate was cleaned by immersing it in an APM solution and cleaning for 10 minutes.
  • the lithium tantalate substrate was subjected to plasma treatment to form a modified layer with a thickness of 2.5 nm on the surface of the lithium tantalate substrate.
  • the plasma treatment was performed by generating capacitively coupled plasma in a reduced pressure atmosphere. The plasma treatment conditions were such that the RF output was 100 W and the treatment time was adjusted so that the thickness of the modified layer was 2.5 nm.
  • the quartz substrate and the lithium tantalate substrate were brought into contact with each other for temporary bonding. Thereafter, the temporarily bonded substrates were annealed at 150° C. to bond the crystal substrate and the lithium tantalate substrate to form a bonded substrate.
  • Samples according to Comparative Examples 1 to 3 were produced using the same method.
  • the thickness of the modified layer on the quartz substrate was 3.0 nm, and the thickness of the modified layer on the lithium tantalate substrate was 2.0 nm.
  • the thickness of the modified layer on the quartz substrate was 3.0 nm, and the thickness of the modified layer on the lithium tantalate substrate was 3.0 nm.
  • the thickness of the modified layer on the quartz substrate was 2.5 nm, and the thickness of the modified layer on the lithium tantalate substrate was 1.5 nm.
  • the thickness of each modified layer was adjusted by changing the plasma treatment conditions.
  • Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 prepared as described above were examined for the presence or absence of voids.
  • the presence or absence of voids was examined using a differential interference optical microscope.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the thickness of the modified layer and the bonding strength of each sample.
  • the generation of voids could be suppressed, and the bonding strength also exceeded the reference value (0.52 (J/m 2 )).
  • the bonding strength was lower than the standard value.
  • Comparative Example 2 the bonding strength exceeded the standard value, but voids occurred.

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Abstract

ボイドの発生を抑制しつつ、接合強度が高い接合基板を提供すること。本開示の一態様にかかる接合基板は、第１基板と第２基板とが接合面を介して接合された接合基板である。第１基板は接合面側に第１改質層を備え、第２基板は接合面側に第２改質層を備える。本開示の一態様にかかる接合基板の製造方法は、第１基板と第２基板とが接合された接合基板の製造方法であって、第１基板の表面をプラズマ処理して、第１基板の表面に第１改質層を形成する工程と、第２基板の表面をプラズマ処理して、第２基板の表面に第２改質層を形成する工程と、第１改質層と第２改質層とを対向させた状態で、第１基板と第２基板とを仮接合する工程と、仮接合後の基板をアニール処理して第１基板と第２基板とを接合する工程と、を備える。

Description

接合基板、及び接合基板の製造方法
　本開示は、接合基板、及び接合基板の製造方法に関する。
　携帯電話などの通信機器の進化に伴い弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）フィルタや光変調器についても高性能化が要求されている。ＳＡＷフィルタを構成する弾性表面波素子には、例えば、電気機械結合係数の向上による広帯域化や周波数温度係数（ＴＣＦ：Temperature Coefficient of Frequency）の絶対値の低減等が求められている。特許文献１には、弾性表面波素子に関する技術が開示されている。光変調器を構成する光変調素子には、例えば、より低い電圧での駆動による低消費電力化や、変調性能向上が求められている。特許文献２および非特許文献１には、光変調素子に関する技術が開示されている。
特開２０２１－１５８６６６号公報 特開２０１０－８５７８９号公報
Cheng Wang, Mian Zhang, Xi Chen, Maxime Bertrand, Amirhassan Shams-Ansari, Sethumadhavan Chandrasekhar, Peter Winzer & Marko Loncar "Integrated lithium niobate electro-optic modulators operating at CMOS-compatible voltages"Nature, volume 562, pages101-104 (2018)
　例えば、弾性表面波素子や光変調素子を作製する際は、水晶基板とタンタル酸リチウム基板とを接合した接合基板、ニオブ酸リチウム基板とニオブ酸リチウム基板とを接合した接合基板、水晶基板とニオブ酸リチウム基板とを接合した接合基板が用いられる。しかしながら、これらの基板の接合条件によっては、基板同士の接合面にボイドが発生したり、これらの基板の接合強度が低くなったりする場合がある。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
　本開示の一態様にかかる接合基板は、第１基板と第２基板とが接合面を介して接合された接合基板であって、前記第１基板は前記接合面側に第１改質層を備え、前記第２基板は前記接合面側に第２改質層を備える。
　本開示の一態様にかかる接合基板の製造方法は、第１基板と第２基板とが接合された接合基板の製造方法であって、前記第１基板の表面をプラズマ処理して、前記第１基板の表面に第１改質層を形成する工程と、前記第２基板の表面をプラズマ処理して、前記第２基板の表面に第２改質層を形成する工程と、前記第１改質層と前記第２改質層とを対向させた状態で、前記第１基板と前記第２基板とを仮接合する工程と、前記仮接合後の基板をアニール処理して前記第１基板と前記第２基板とを接合する工程と、を備える。
　本開示により、ボイドの発生を抑制しつつ、接合強度が高い接合基板、及び接合基板の製造方法を提供することができる。
実施の形態にかかる接合基板を示す断面図である。 実施の形態にかかる接合基板の製造方法を説明するためのフローチャートである。 実施の形態にかかる接合基板の製造方法を説明するための模式図である。 プラズマ発光のばらつきと改質層のばらつきとの関係を示すグラフである。 水晶基板の改質層の厚さ、タンタル酸リチウム基板の改質層の厚さ、ボイドフリー領域、接合強度良の領域、及び本開示の領域の関係を示すグラフである。 水晶基板の改質層の厚さ、ニオブ酸リチウム基板の改質層の厚さ、ボイドフリー領域、接合強度良の領域、プラズマ安定領域、及び本開示の領域の関係を示すグラフである。 ニオブ酸リチウム基板（下側）の改質層の厚さ、ニオブ酸リチウム基板（上側）の改質層の厚さ、ボイドフリー領域、接合強度良の領域、プラズマ安定領域、及び本開示の領域の関係を示すグラフである。 ニオブ酸リチウム基板の改質層を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で撮影した写真である。 図８に示すＴＥＭ写真の輝度プロファイルを示すグラフである。 各サンプルの改質層の厚さと接合強度の関係を示すグラフである。
　以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
　本実施の形態にかかる接合基板は、第１基板と第２基板とが接合面を介して接合された接合基板である。第１基板は接合面側に第１改質層を備え、第２基板は接合面側に第２改質層を備える。本実施の形態において、第１基板は水晶基板であってもよく、第２基板はタンタル酸リチウム基板であってもよい。また、本実施の形態において、第１基板は水晶基板であってもよく、第２基板はニオブ酸リチウム基板であってもよい。また、本実施の形態において、第１基板は第１ニオブ酸リチウム基板であってもよく、第２基板は第２ニオブ酸リチウム基板であってもよい。つまり、２枚のニオブ酸リチウム基板を互いに接合した構成であってもよい。以下では一例として、第１基板が水晶基板であり、第２基板がタンタル酸リチウム基板である場合について説明する。
　図１は、実施の形態にかかる接合基板を示す断面図である。図１に示すように、本実施の形態にかかる接合基板１は、水晶基板１０とタンタル酸リチウム基板２０とが接合面１５を介して接合された接合基板である。ここで、水晶基板（第１基板）１０は支持基板として機能し、タンタル酸リチウム基板（第２基板）２０は圧電素子として機能する。
　支持基板として水晶基板１０を用いることで、弾性表面波素子の周波数の温度特性を改善できる。また、タンタル酸リチウムは弾性波の伝搬速度が速く、電気機械結合係数が大きい。よって、圧電素子としてタンタル酸リチウム基板２０を用いることで、弾性表面波素子の広帯域化を実現できる。
　水晶基板１０は接合面１５側に改質層１１（第１改質層）を備える。タンタル酸リチウム基板２０は接合面１５側に改質層２１（第２改質層）を備える。本実施の形態では、タンタル酸リチウム基板２０の改質層２１が水晶基板１０の改質層１１よりも薄くなるように構成している。
　具体的には、本実施の形態において水晶基板１０の改質層１１の厚さは２．７ｎｍより厚く３．２ｎｍ以下、好ましくは２．９ｎｍ以上３．１ｎｍ以下である。また、タンタル酸リチウム基板２０の改質層２１の厚さは２．２ｎｍ以上２．７ｎｍ以下、好ましくは２．４ｎｍ以上２．６ｎｍ以下である。本実施の形態において改質層１１、２１は、基板表面が改質されて生成された非晶質層であり、プラズマ処理やイオン照射等によって形成できる。また、改質層１１、２１は、下地基板の材質を主成分とする非晶質層である。つまり、改質層１１は、水晶基板１０の材質を主成分とする非晶質層である。改質層２１は、タンタル酸リチウム基板２０の材質を主成分とする非晶質層である。
　本実施の形態では、水晶基板１０の厚さは１００μｍ以上１０００μｍ以下であり、タンタル酸リチウム基板の厚さは１０μｍ以上１０００μｍ以下である。
　また、本実施の形態では、水晶基板１０とタンタル酸リチウム基板２０とを接合した後、タンタル酸リチウム基板２０の表面を研磨してもよい。例えば、タンタル酸リチウム基板２０の厚さが５μｍ以下となるように研磨してもよい。
　次に、本実施の形態にかかる接合基板の製造方法について説明する。図２は、本実施の形態にかかる接合基板の製造方法を説明するためのフローチャートである。図３は、本実施の形態にかかる接合基板の製造方法を説明するための模式図である。
　本実施の形態にかかる接合基板を製造する際は、まず、図２、図３に示すように、水晶基板（第１基板）１０を準備する（ステップＳ１）。一例を挙げると、水晶基板１０の厚さは１００μｍ以上１０００μｍ以下である。次に、水晶基板１０を洗浄する（ステップＳ２）。例えば、水晶基板１０をＡＰＭ(Ammonia hydrogen Peroxide Mixture)やＳＰＭ(sulfuric acid-hydrogen peroxide mixture)などの薬液を用いて洗浄することができる。
　次に、水晶基板１０をプラズマ処理する（ステップＳ３）。水晶基板１０をプラズマ処理することで、水晶基板１０の表面に改質層１１を形成できる。水晶基板１０の表面に形成する改質層１１の厚さは２．７ｎｍより厚く３．２ｎｍ以下、好ましくは２．９ｎｍ以上３．１ｎｍ以下とする。
　また、本実施の形態では、プラズマ発光が安定している条件（プラズマ発光のばらつきが小さい条件）で水晶基板１０をプラズマ処理する。図４は、プラズマ発光のばらつきと改質層のばらつきとの関係を示すグラフである。図４に示すように、プラズマ発光のばらつきが大きい（つまり、相対発光強度のばらつきが大きい）場合は、改質層のばらつきも大きくなる。一方、プラズマ発光のばらつきが小さい（つまり、相対発光強度のばらつきが小さい）場合は、改質層のばらつきも小さくなる。図４に示す結果では、プラズマ発光および改質層のばらつきが１／５程度に抑制可能な安定領域を見出している。
　本実施の形態では、プラズマ発光のばらつきが小さい条件で水晶基板１０をプラズマ処理することで、水晶基板１０の表面に形成される改質層１１の面内膜厚のばらつきを小さくできる。なお、プラズマ発光のばらつきは、プラズマ処理装置のチャンバー内の圧力とプラズマ出力（ＲＦ出力）を調整することで小さくできる。
　次に、タンタル酸リチウム基板（ＬＴ基板：第２基板）２０を準備する（ステップＳ４）。一例を挙げると、タンタル酸リチウム基板２０の厚さは１０μｍ以上１０００μｍ以下である。次に、タンタル酸リチウム基板２０を洗浄する（ステップＳ５）。例えば、タンタル酸リチウム基板２０をＡＰＭ(Ammonia hydrogen Peroxide Mixture)やＳＰＭ(sulfuric acid-hydrogen peroxide mixture)などの薬液を用いて洗浄することができる。
　次に、タンタル酸リチウム基板２０をプラズマ処理する（ステップＳ６）。タンタル酸リチウム基板２０をプラズマ処理することで、タンタル酸リチウム基板２０の表面に改質層２１を形成できる。タンタル酸リチウム基板２０の表面に形成する改質層２１の厚さは２．２ｎｍ以上２．７ｎｍ以下、好ましくは２．４ｎｍ以上２．６ｎｍ以下とする。
　また、本実施の形態では、プラズマ発光が安定している条件（プラズマ発光のばらつきが小さい条件）でタンタル酸リチウム基板２０をプラズマ処理する。プラズマ発光のばらつきが小さい条件でタンタル酸リチウム基板２０をプラズマ処理することで、タンタル酸リチウム基板２０の表面に形成される改質層２１の面内膜厚のばらつきを小さくできる。
　なお、ステップＳ１～Ｓ３の処理とステップＳ４～Ｓ６の処理の順番は逆であってもよい。つまり、ステップＳ４～Ｓ６の処理を実施した後に、ステップＳ１～Ｓ３の処理を実施してもよい。また、ステップＳ１～Ｓ３の処理とステップＳ４～Ｓ６の処理は、並行して（同時に）実施してもよい。
　次に、水晶基板１０の改質層１１とタンタル酸リチウム基板２０の改質層２１とを対向させた状態で、水晶基板１０とタンタル酸リチウム基板２０とを仮接合する（ステップＳ７）。例えば、水晶基板１０とタンタル酸リチウム基板２０の面内方向の位置（水平方向の位置）を調整した後、水晶基板１０とタンタル酸リチウム基板２０とを垂直方向に移動させて、水晶基板１０とタンタル酸リチウム基板２０とを仮接合する。
　その後、仮接合後の基板をアニール処理して水晶基板１０とタンタル酸リチウム基板２０とを接合する（ステップＳ８）。アニール処理することで、水晶基板１０の改質層１１とタンタル酸リチウム基板２０の改質層２１との接合を強固にでき、水晶基板１０とタンタル酸リチウム基板２０とを強固に接合できる。例えば、アニール処理の温度は５０℃以上３００℃以下である。アニール処理は、例えば、仮接合後の基板を電気炉に入れて加熱することで実施できる。
　本実施の形態では、水晶基板１０とタンタル酸リチウム基板２０とを接合した後、タンタル酸リチウム基板２０の表面を研磨する工程（ステップＳ９）を更に備えていてもよい。研磨工程は例えば、化学的機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）を用いて実施できる。例えば、タンタル酸リチウム基板２０の厚さが５μｍ以下となるように研磨する。
　以上で説明した製造方法（基板接合方法）を用いることで、本実施の形態にかかる接合基板を製造することができる。
　なお、本実施の形態では、水晶基板１０の改質層１１の厚さ、及びタンタル酸リチウム基板２０の改質層２１の厚さは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）を用いて測定できる。
　例えば、透過型電子顕微鏡を用いて改質層１１、２１の厚さを測定し、プラズマ処理の条件を変更することで、プラズマ処理の最適な条件を求めることができる。そしてこの求めた最適な条件を用いてプラズマ処理（ステップＳ３、ステップＳ６）することで、上記範囲の厚さを有する改質層１１、２１を形成できる。
　水晶基板１０とタンタル酸リチウム基板２０とを接合した後に接合基板１の改質層１１、２１の厚さを測定する場合は、透過型電子顕微鏡を用いる。また、改質層１１、２１がどちらの基板に起因するかについては、ＴＥＭ観察とＥＤＳ（Energy dispersive X-ray spectrometry）による元素分析とを組み合わせることで測定できる。例えば、改質層中にＳｉが含まれている領域が水晶基板１０の改質層１１であり、改質層中にＬｉやＴａが含まれている領域がタンタル酸リチウム基板２０の改質層２１であると判断できる。このような手法を用いることで、接合基板１の各々の改質層１１、２１の厚さを測定できる。なお、本実施の形態では、水晶基板１０とタンタル酸リチウム基板２０とを接合する前後において、改質層１１、２１の厚さの関係は変わらないと考えられる。
　背景技術で説明したように、弾性表面波素子を作製する際は、水晶基板とタンタル酸リチウム基板とを接合した接合基板が用いられる。しかしながら、これらの基板の接合条件によっては、水晶基板とタンタル酸リチウム基板との接合面にボイドが発生したり、これらの基板の接合強度が低くなったりする場合があった。
　ところで、接合面にボイドが発生すると、接合基板の接合強度が低下すると考えるのが一般的であったが、本願発明者らの調査の結果、ボイドの発生と接合強度との関係はトレードオフの関係にあることが分かった。このため、ボイド発生の抑制と強固な接合強度の両立は困難であった。
　図５は、水晶基板の改質層の厚さ、タンタル酸リチウム基板の改質層の厚さ、ボイドフリー領域、接合強度良の領域、及び本開示の領域の関係を示すグラフである。
　本願発明者らは、改質層１１の厚さが２．４ｎｍ以上３．２ｎｍ以下の水晶基板１０と、改質層２１の厚さが１．８ｎｍ以上２．７ｎｍ以下のタンタル酸リチウム基板２０とを接合した場合、接合基板１の接合面１５においてボイドの発生を抑制できるボイドフリー領域があることを見出した。なお、ボイドフリー領域とは、ボイドが全く存在していない場合に加えて、接合基板の用途に影響を与えない程度にボイドが若干発生している場合も含むものとする。
　また、本願発明者らは、改質層１１の厚さが２．８ｎｍ以上３．４ｎｍ以下の水晶基板１０と、改質層２１の厚さが２．３ｎｍ以上３．２ｎｍ以下のタンタル酸リチウム基板２０とを接合した場合、接合基板１の接合強度が良好な領域があることを見出した。なお、本実施の形態では接合強度が０．５２（Ｊ／ｍ２）以上の領域を接合強度が良好な領域としている。
　これらの関係を考慮し本願発明者らは、改質層１１の厚さが２．７ｎｍよりも厚く３．２ｎｍ以下の水晶基板１０と、改質層２１の厚さが２．２ｎｍ以上２．７ｎｍ以下のタンタル酸リチウム基板２０とを接合することで、ボイドの発生を抑制しつつ、接合強度が良好な接合基板１を得ることができることを見出した（図５の本開示の領域）。したがって本開示により、ボイドの発生を抑制しつつ、接合強度が高い接合基板、及び接合基板の製造方法を提供することができる。また、接合基板の接合強度を高めることで、研磨工程において接合基板が剥離することを抑制できる。
　また、本実施の形態では、図４で説明したように、プラズマ発光のばらつきが小さい条件（安定した条件）で水晶基板１０とタンタル酸リチウム基板２０をプラズマ処理している。よって、水晶基板１０の表面に形成される改質層１１およびタンタル酸リチウム基板２０の表面に形成される改質層２１の面内膜厚のばらつきを小さくできる。したがって、ボイドの発生を抑制しつつ、接合基板の接合強度を高めることができる。
　上述した実施の形態では、一例として、第１基板として水晶基板を用い、第２基板としてタンタル酸リチウム基板を用いた場合について説明した。しかしながら本実施の形態では、第１基板として水晶基板を用い、第２基板としてニオブ酸リチウム基板（ＬＮ基板）を用いてもよい。
　図６は、水晶基板の改質層の厚さ、ニオブ酸リチウム基板の改質層の厚さ、ボイドフリー領域、接合強度良の領域、プラズマ安定領域、及び本開示の領域の関係を示すグラフである。図６に示すように、水晶基板とニオブ酸リチウム基板とを接合する場合は、水晶基板の改質層（第１改質層）の厚さを２．２ｎｍ以上３．０ｎｍ以下とし、ニオブ酸リチウム基板（第２改質層）の厚さを１．７５ｎｍ以上２．２５ｎｍ以下とすることで、ボイドの発生を抑制しつつ、接合強度が良好な接合基板を得ることができる（図６の本開示の領域）。なお、図６に示すグラフでは接合強度が０．８（Ｊ／ｍ２）以上の領域を接合強度が良好な領域としている。
　例えば、水晶基板の厚さは１０μｍ以上１０００μｍ以下であり、ニオブ酸リチウム基板の厚さは１０μｍ以上１０００μｍ以下である。また、第１基板として水晶基板を用い、第２基板としてニオブ酸リチウム基板を用いた場合も、上述した製造方法（基板接合方法）を用いることで、水晶基板とニオブ酸リチウム基板とが接合された接合基板を製造することができる。この場合、上述した製造方法における「タンタル酸リチウム基板２０」をニオブ酸リチウム基板と読み替える。また、この場合も、水晶基板とニオブ酸リチウム基板とを接合した後、ニオブ酸リチウム基板の表面を研磨してもよい。例えば、ニオブ酸リチウム基板の厚さが１０μｍ以下となるように研磨する。このような厚みに研磨することで、電気光学素子の光変調性能を向上させることが出来る。
　本実施の形態では、第１基板として第１ニオブ酸リチウム基板を用い、第２基板として第２ニオブ酸リチウム基板を用いてもよい。つまり、２枚のニオブ酸リチウム基板（ＬＮ基板）を互いに接合した構成としてもよい。
　図７は、第１ニオブ酸リチウム基板の改質層の厚さ、第２ニオブ酸リチウム基板の改質層の厚さ、ボイドフリー領域、接合強度良の領域、プラズマ安定領域、及び本開示の領域の関係を示すグラフである。図７に示すように、２枚のニオブ酸リチウム基板を互いに接合する場合は、各々のニオブ酸リチウム基板の改質層（第１改質層、第２改質層）の厚さを１．７５ｎｍ以上２．２５ｎｍ以下とすることで、ボイドの発生を抑制しつつ、接合強度が良好な接合基板を得ることができる（図７の本開示の領域）。なお、図７に示すグラフでは接合強度が０．８（Ｊ／ｍ２）以上の領域を接合強度が良好な領域としている。
　例えば、第１ニオブ酸リチウム基板（第１基板：下側の基板）の厚さは１０μｍ以上１０００μｍ以下であり、第２ニオブ酸リチウム基板（第２基板：上側の基板）の厚さは１０μｍ以上１０００μｍ以下である。また、第１基板として第１ニオブ酸リチウム基板を用い、第２基板として第２ニオブ酸リチウム基板を用いた場合も、上述した製造方法（基板接合方法）を用いることで、第１ニオブ酸リチウム基板と第２ニオブ酸リチウム基板とが接合された接合基板を製造することができる。この場合、上述した製造方法における「水晶基板１０」を第１ニオブ酸リチウム基板と、「タンタル酸リチウム基板２０」を第２ニオブ酸リチウム基板とそれぞれ読み替える。また、この場合も、２枚のニオブ酸リチウム基板（ＬＮ基板）を互いに接合した後、第２ニオブ酸リチウム基板の表面を研磨してもよい。例えば、第２ニオブ酸リチウム基板の厚さが１０μｍ以下となるように研磨する。このような厚みに研磨することで、電気光学素子の光変調性能を向上させることが出来る。
　図８は、ニオブ酸リチウム基板の改質層を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で撮影した写真である。図８に示すように、ニオブ酸リチウム基板（ＬＮ基板）の表面には改質層が形成されている。図９は、図８に示すＴＥＭ写真の輝度プロファイルを示すグラフである。図９に示すグラフは、ニオブ酸リチウム基板の測定位置と、当該測定位置における輝度を示しており、カーボン保護膜側からニオブ酸リチウム基板側に測定位置を移動させた際の輝度の変化を示している。図９に示すように、カーボン保護膜の位置では輝度が低い値であったが、その後、改質層の位置では輝度が徐々に高くなり、ニオブ酸リチウム基板の位置では輝度が高い値となった。本実施の形態では、このような輝度変化を用いて、改質層の厚さを求めてもよい。図９に示す例では、改質層の厚さは２．１ｎｍである。
　次に、実施例について説明する。
　図２、図３で説明した方法を用いて、実施例１にかかるサンプルを作製した。具体的には、まず、厚さ４００μｍの水晶基板を準備した。次に、ＡＰＭ溶液に浸漬して１０分間洗浄をすることで水晶基板を洗浄した。
　次に、水晶基板をプラズマ処理して、水晶基板の表面に厚さ３．０ｎｍの改質層を形成した。プラズマ処理は減圧雰囲気下で容量結合プラズマを生成することで行った。プラズマ処理の条件はＲＦ出力を１００Ｗとし、改質層膜厚が３．０ｎｍとなるよう処理時間を調整した。
　なお、本実施例では、プラズマ発光が安定している条件（プラズマ発光のばらつきが小さい条件）で基板をプラズマ処理した。具体的には、図４に示した、プラズマ発光のばらつきが小さく（つまり、相対発光強度のばらつきが小さく）、改質層のばらつきが小さい条件でプラズマ処理した。プラズマ発光が安定している条件の調査は、プラズマ処理装置（ウェハ接合装置）のチャンバー内の圧力とプラズマ出力（ＲＦ出力）を調整し、実験計画法により実施した。具体的には、プラズマ発光のばらつきは３０秒間の放電を５回繰り返した際の発光強度の標準偏差と定義した。結果として、図４に示したように、プラズマ発光のばらつきが大きい場合と比べて、１／５程度にばらつきを抑制できた。
　また、２００μｍのタンタル酸リチウム基板（ＬＴ基板）を準備した。次に、ＡＰＭ溶液に浸漬して１０分間洗浄をすることでタンタル酸リチウム基板を洗浄した。次に、タンタル酸リチウム基板をプラズマ処理して、タンタル酸リチウム基板の表面に厚さ２．５ｎｍの改質層を形成した。プラズマ処理は減圧雰囲気下で容量結合プラズマを生成することで行った。プラズマ処理の条件はＲＦ出力を１００Ｗとし、改質層膜厚が２．５ｎｍとなるよう処理時間を調整した。
　次に、水晶基板の改質層とタンタル酸リチウム基板の改質層とを対向させた状態で、水晶基板とタンタル酸リチウム基板とを接触させることで仮接合した。その後、仮接合後の基板を１５０℃でアニール処理して水晶基板とタンタル酸リチウム基板とを接合し、接合基板を形成した。
　同様の方法を用いて、比較例１～３にかかるサンプルを作製した。
　比較例１にかかるサンプルでは、水晶基板の改質層の厚さを３．０ｎｍ、タンタル酸リチウム基板の改質層の厚さを２．０ｎｍとした。比較例２にかかるサンプルでは、水晶基板の改質層の厚さを３．０ｎｍ、タンタル酸リチウム基板の改質層の厚さを３．０ｎｍとした。比較例３にかかるサンプルでは、水晶基板の改質層の厚さを２．５ｎｍ、タンタル酸リチウム基板の改質層の厚さを１．５ｎｍとした。各々の改質層の厚さは、プラズマ処理の条件を変更することで調整した。
　上述のようにして作製した実施例１、比較例１～３にかかるサンプルについて、ボイドの発生の有無を調べた。ボイドの有無は微分干渉光学顕微鏡を用いて調査した。
　また、上述のようにして作製した実施例１、比較例１～３にかかるサンプルについて、接合強度を調べた。接合強度は、ブレード法を用いて測定した。ブレード法の評価方法は、参考文献（Materials Science and Engineering R25 (1999) p. 1-88）に記載の方法と同様の方法を用いた。
　図１０は、各サンプルの改質層の厚さと接合強度の関係を示すグラフである。図１０に示すように、実施例１にかかるサンプルでは、ボイドの発生を抑制でき、また接合強度も基準値（０．５２（Ｊ／ｍ２））以上となった。一方、比較例１、３ではボイドの発生は抑制できたが、接合強度が基準値よりも低くなった。比較例２では接合強度が基準値以上となったが、ボイドが発生した。
　上記結果から、水晶基板の改質層の厚さが３．０ｎｍ、タンタル酸リチウム基板の改質層の厚さが２．５ｎｍである実施例１にかかるサンプルにおいて、ボイドの発生を抑制しつつ、接合強度を基準値以上とすることができた。
　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
　この出願は、２０２２年９月２２日に出願された日本出願特願２０２２－１５１８５５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１　接合基板
１０　水晶基板
１１　改質層
１５　接合面
２０　タンタル酸リチウム基板
２１　改質層

Claims (27)

  1. 　第１基板と第２基板とが接合面を介して接合された接合基板であって、
    　前記第１基板は前記接合面側に第１改質層を備え、
    　前記第２基板は前記接合面側に第２改質層を備える、
    　接合基板。
  2. 　前記第１基板は水晶基板であり、
    　前記第２基板はタンタル酸リチウム基板である、
    　請求項１に記載の接合基板。
  3. 　前記第１改質層の厚さが２．７ｎｍより厚く３．２ｎｍ以下であり、
    　前記第２改質層の厚さが２．２ｎｍ以上２．７ｎｍ以下である、
    　請求項２に記載の接合基板。
  4. 　前記水晶基板の厚さが１００μｍ以上１０００μｍ以下であり、
    　前記タンタル酸リチウム基板の厚さが１０μｍ以上１０００μｍ以下である、
    　請求項２に記載の接合基板。
  5. 　前記第１基板は水晶基板であり、
    　前記第２基板はニオブ酸リチウム基板である、
    　請求項１に記載の接合基板。
  6. 　前記第１改質層の厚さが２．２ｎｍ以上３．０ｎｍ以下であり、
    　前記第２改質層の厚さが１．７５ｎｍ以上２．２５ｎｍ以下である、
    　請求項５に記載の接合基板。
  7. 　前記第１基板は第１ニオブ酸リチウム基板であり、
    　前記第２基板は第２ニオブ酸リチウム基板である、
    　請求項１に記載の接合基板。
  8. 　前記第１改質層の厚さが１．７５ｎｍ以上２．２５ｎｍ以下であり、
    　前記第２改質層の厚さが１．７５ｎｍ以上２．２５ｎｍ以下である、
    　請求項７に記載の接合基板。
  9. 　第１基板と第２基板とが接合された接合基板の製造方法であって、
    　前記第１基板の表面をプラズマ処理して、前記第１基板の表面に第１改質層を形成する工程と、
    　前記第２基板の表面をプラズマ処理して、前記第２基板の表面に第２改質層を形成する工程と、
    　前記第１改質層と前記第２改質層とを対向させた状態で、前記第１基板と前記第２基板とを仮接合する工程と、
    　前記仮接合後の基板をアニール処理して前記第１基板と前記第２基板とを接合する工程と、を備える、
    　接合基板の製造方法。
  10. 　前記第１基板は水晶基板であり、
    　前記第２基板はタンタル酸リチウム基板であり、
    　前記第２改質層は、前記第１改質層よりも薄い
    　請求項９に記載の接合基板の製造方法。
  11. 　前記第１改質層の厚さが２．７ｎｍより厚く３．２ｎｍ以下であり、
    　前記第２改質層の厚さが２．２ｎｍ以上２．７ｎｍ以下である、
    　請求項１０に記載の接合基板の製造方法。
  12. 　前記アニール処理の温度が５０℃以上３００℃以下である、請求項１０に記載の接合基板の製造方法。
  13. 　前記水晶基板の厚さが１００μｍ以上１０００μｍ以下であり、
    　前記タンタル酸リチウム基板の厚さが１０μｍ以上１０００μｍ以下である、
    　請求項１０に記載の接合基板の製造方法。
  14. 　前記水晶基板と前記タンタル酸リチウム基板とを接合した後、前記タンタル酸リチウム基板の前記第２改質層が形成された側と反対側の表面を研磨する工程を更に備える、請求項１０に記載の接合基板の製造方法。
  15. 　前記タンタル酸リチウム基板の厚さが５μｍ以下となるように研磨する、請求項１４に記載の接合基板の製造方法。
  16. 　前記第１基板は水晶基板であり、
    　前記第２基板はニオブ酸リチウム基板である、
    　請求項９に記載の接合基板の製造方法。
  17. 　前記第１改質層の厚さが２．２ｎｍ以上３．０ｎｍ以下であり、
    　前記第２改質層の厚さが１．７５ｎｍ以上２．２５ｎｍ以下である、
    　請求項１６に記載の接合基板の製造方法。
  18. 　前記アニール処理の温度が５０℃以上３００℃以下である、請求項１６に記載の接合基板の製造方法。
  19. 　前記水晶基板の厚さが１００μｍ以上１０００μｍ以下であり、
    　前記ニオブ酸リチウム基板の厚さが１０μｍ以上１０００μｍ以下である、
    　請求項１６に記載の接合基板の製造方法。
  20. 　前記水晶基板と前記ニオブ酸リチウム基板とを接合した後、前記ニオブ酸リチウム基板の前記第２改質層が形成された側と反対側の表面を研磨する工程を更に備える、請求項１６に記載の接合基板の製造方法。
  21. 　前記ニオブ酸リチウム基板の厚さが１０μｍ以下となるように研磨する、請求項２０に記載の接合基板の製造方法。
  22. 　前記第１基板は第１ニオブ酸リチウム基板であり、
    　前記第２基板は第２ニオブ酸リチウム基板である、
    　請求項９に記載の接合基板の製造方法。
  23. 　前記第１改質層の厚さが１．７５ｎｍ以上２．２５ｎｍ以下であり、
    　前記第２改質層の厚さが１．７５ｎｍ以上２．２５ｎｍ以下である、
    　請求項２２に記載の接合基板の製造方法。
  24. 　前記アニール処理の温度が５０℃以上３００℃以下である、請求項２２に記載の接合基板の製造方法。
  25. 　前記第１基板の厚さが１００μｍ以上１０００μｍ以下であり、
    　前記第２基板の厚さが１０μｍ以上１０００μｍ以下である、
    　請求項２２に記載の接合基板の製造方法。
  26. 　前記第１基板と前記第２基板とを接合した後、前記第２基板の前記第２改質層が形成された側と反対側の表面を研磨する工程を更に備える、請求項２２に記載の接合基板の製造方法。
  27. 　前記第２基板の厚さが１０μｍ以下となるように研磨する、請求項２６に記載の接合基板の製造方法。
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JPS51148443A (en) * 1975-06-16 1976-12-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Single-crystal cementing method
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