弹性波元件及其制造方法技术

针对在由多晶陶瓷构成的支撑基板上直接接合压电性材料基板这种类型的弹性波元件，提高弹性波元件的Q值。弹性波元件10具备：压电性材料基板1A；中间层2，所述中间层2设置于压电性材料基板1A上，并且由选自由氧化硅、氮化铝以及硅铝氧氮陶瓷组成的组中的一种以上的材质构成；接合层3，所述接合层3设置于中间层2上，并且由选自由五氧化钽、五氧化铌、氧化钛、莫来石、氧化铝、高电阻硅以及氧化铪组成的组中的一种以上的材质构成；支撑基板5，所述支撑基板5由多晶陶瓷构成，并与接合层3直接接合；以及电极9，所述电极9设置于压电性材料基板1A上。

Elastic wave element and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】弹性波元件及其制造方法
本专利技术涉及具有压电性材料基板和由多晶陶瓷构成的支撑基板的接合体的弹性波元件。
技术介绍
已知移动电话等中所使用的能够作为滤波元件或振荡器发挥功能的表面弹性波元件、使用了压电薄膜的兰姆波元件或薄膜谐振器(FBAR：FilmBulkAcousticResonator)等弹性波元件。作为这样的表面弹性波元件，已知将支撑基板与传播弹性表面波的压电基板贴合、且在压电基板的表面设置了可激发弹性表面波的梳形电极的表面弹性波元件。通过像这样地将热膨胀系数比压电基板小的支撑基板粘贴于压电基板，抑制温度变化时压电基板的大小发生变化，抑制作为弹性表面波元件的频率特性发生变化。在专利文献1中，将2个压电单晶基板重叠而直接接合从而得到接合体，并在接合体上设置电极，由此制造了表面弹性波元件。该直接接合是通过热处理进行的。将硅基板直接接合于压电单晶基板的情况下，一般使用等离子体活化法。但是，在等离子体活化法中，为了在接合后提高强度而需要进行加热，若接合温度低则存在接合强度下降的倾向。但是，若提高接合温度，则容易因硅基板和压电基板的热膨胀系数的不同而产生破裂。另一方面，已知有所谓的FAB(FastAtomBeam)方式的直接接合法(专利文献2)。在该方法中，在常温下对各接合面照射中性化原子束而活化，从而进行直接接合。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003-273691专利文献2：日本特开2014-086400
技术实现思路
本专利技术人将专利文献1、2作为参考，尝试了在多晶陶瓷基板上接合压电性材料基板，并在其上设置电极来制造表面弹性波元件。但是，当实际制作元件时，观察到Q值下降，温度特性劣化的倾向。本专利技术的课题在于，针对在由多晶陶瓷构成的支撑基板上直接接合压电性材料基板这种类型的弹性波元件，提高弹性波元件的Q值。本专利技术的弹性波元件的特征在于，其具备：压电性材料基板；中间层，所述中间层设置于所述压电性材料基板上，并且由以下材质构成：即、选自由氧化硅、氮化铝以及硅铝氧氮陶瓷组成的组中的一种以上的材质；接合层，所述接合层设置于所述中间层上，并且由以下材质构成：即、选自由五氧化钽、五氧化铌、氧化钛、莫来石、氧化铝、高电阻硅以及氧化铪组成的组中的一种以上的材质；支撑基板，所述支撑基板由多晶陶瓷构成，并与所述接合层直接接合；以及电极，所述电极设置于所述压电性材料基板上。另外，本专利技术还涉及弹性波元件的制造方法，其特征在于，所述弹性波元件的制造方法具有以下工序：在压电性材料基板上设置中间层的工序，所述中间层由以下材质构成：即、选自由氧化硅、氮化铝以及硅铝氧氮陶瓷组成的组中的一种以上的材质；在所述中间层上设置接合层的工序，所述接合层由以下材质构成：即、选自由五氧化钽、五氧化铌、氧化钛、莫来石、氧化铝、高电阻硅以及氧化铪组成的组中的一种以上的材质；通过对所述接合层的表面照射中性束来形成活化面的工序；通过对由多晶陶瓷构成的支撑基板的表面照射中性束来形成活化面的工序；将所述接合层的所述活化面和所述支撑基板的所述活化面直接接合的工序；以及在所述压电性材料基板上设置电极的工序。专利技术效果针对在由多晶陶瓷构成的支撑基板上直接接合压电性材料基板这种类型的弹性波元件，本专利技术人对观察到弹性波元件的Q值下降的原因进行了研究。其结果，得到了以下见解。即，作为目标的弹性波原本应该仅在压电性材料基板中传播。但是，对于在由多晶陶瓷构成的支撑基板上直接接合压电性材料基板这种类型的弹性波元件而言，沿着接合界面生成了微细的非晶质层，弹性波的一部分在该非晶质层中传播，并且进一步越过非晶质层而在支撑基板内也观察到传播弹性波在支撑基板中传播的倾向。其结果，观察到弹性波元件的Q值劣化的倾向。因此，本专利技术人进行了下述尝试，即，在压电性材料基板上分别形成由上述特定种类的不同材质构成的中间层和接合层，并将该接合层与由多晶陶瓷构成的支撑基板直接接合。其结果，发现弹性波元件的Q值显著增加。虽然其原因并不明确，但在如此得到的弹性波元件中，从压电性材料基板漏出的弹性波在中间层中以较高的效率传播，并且在所述中间层和由与中间层不同的材质构成的接合层的界面被隔断，在接合层中的传播量变少。由此认为，接合层和支撑基板的界面(尤其是非晶质层)处的传播、支撑基板中的传播得到抑制，因此Q值增加。附图说明图1(a)是表示压电性材料基板1的示意图，(b)是表示在压电性材料基板1上设置了中间层2以及接合层3的状态的示意图，(c)是表示对接合层3的表面3a进行了活化处理的状态的示意图。图2(a)是表示支撑基板5的示意图，(b)是表示对支撑基板5的表面5a进行了活化处理的状态的示意图，(c)是表示将接合层3和支撑基板5直接接合后的状态的示意图。图3(a)是表示通过加工使接合体8的压电性材料基板1A变薄后的状态的示意图，(b)是表示在压电性材料基板上1A设置了电极9的状态的示意图。具体实施方式以下，一边适当地参照附图一边对本专利技术进行详细说明。如图1(a)所示，压电性材料基板1具有表面1a和1b。接着，如图1(b)所示，在压电性材料基板1的表面1a设置中间层2，在中间层2的表面2a上设置接合层3。接着，如图1(c)所示，对接合层3的表面3a，如箭头符号A那样照射中性束，使接合层3的表面活化而形成活化面4。另一方面，如图2(a)所示，准备由多晶陶瓷构成的支撑基板5。支撑基板5具有一对表面5a、5b。接着，如图2(b)所示，对支撑基板5的一个表面5a，如箭头符号B那样照射中性束而活化，形成活化面6。并且，如图2(c)所示，将支撑基板5的活化面6和接合层3的活化面4直接接合，从而得到接合体7。在优选的实施方式中，进一步对接合体7的压电性材料基板1的表面1b进行研磨加工，如图3(a)所示那样减小压电性材料基板1A的厚度。1c为研磨面。由此，得到接合体8。在图3(b)中，在压电性材料基板1A的研磨面1c上形成规定的电极9，从而制作弹性波元件10。以下，关于本专利技术的效果，一边参照图3一边进行进一步的补充。弹性波原本应该仅在压电性材料基板1A中传播。但是，对于在由多晶陶瓷构成的支撑基板5上直接接合压电性材料基板1A这种类型的弹性波元件而言，沿着接合界面生成了微细的非晶质层，弹性波的一部分在该非晶质层中传播，并且进一步越过非晶质层而在支撑基板5内也观察到传播弹性波在支撑基板中传播的倾向。其结果，观察到弹性波元件的Q值劣化的倾向。另一方面，根据本专利技术的弹性波元件10，在压电性材料基板1A上分别形成由所述特定种类的不同材质构成的中间层2和接合层3，并且该接合层3与由多晶陶瓷构成的支撑基板5直接接合。其结果，发现弹性波元件的Q值显著增加。虽然其原因并不明确，但在如此得到的弹性波元件中，从压电性材料基板1A漏出的弹性波在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弹性波元件，其特征在于，所述弹性波元件具备：/n压电性材料基板；/n中间层，所述中间层设置于所述压电性材料基板上，并且由以下材质构成：即、选自由氧化硅、氮化铝以及硅铝氧氮陶瓷组成的组中的一种以上的材质；/n接合层，所述接合层设置于所述中间层上，并且由以下材质构成：即、选自由五氧化钽、五氧化铌、氧化钛、莫来石、氧化铝、高电阻硅以及氧化铪组成的组中的一种以上的材质；/n支撑基板，所述支撑基板由多晶陶瓷构成，并与所述接合层直接接合；以及/n电极，所述电极设置于所述压电性材料基板上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170915 JP 2017-1774771.一种弹性波元件，其特征在于，所述弹性波元件具备：
压电性材料基板；
中间层，所述中间层设置于所述压电性材料基板上，并且由以下材质构成：即、选自由氧化硅、氮化铝以及硅铝氧氮陶瓷组成的组中的一种以上的材质；
接合层，所述接合层设置于所述中间层上，并且由以下材质构成：即、选自由五氧化钽、五氧化铌、氧化钛、莫来石、氧化铝、高电阻硅以及氧化铪组成的组中的一种以上的材质；
支撑基板，所述支撑基板由多晶陶瓷构成，并与所述接合层直接接合；以及
电极，所述电极设置于所述压电性材料基板上。


2.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述中间层的厚度为所述接合层的厚度的5倍以上且25倍以下。


3.根据权利要求1或2所述的元件，其特征在于，沿着所述接合层和所述支撑基板的界面存在非晶质层。


4.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：多井知义，滑川政彦，鹈野雄大，服部良祐，浅井圭一郎，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP