压电性材料基板与支撑基板的接合体制造技术

本发明专利技术在将由钽酸锂等形成的压电性材料基板和支撑基板借助氧化硅层而接合时，抑制在构成接合层的氧化硅与支撑基板的界面处发生剥离。接合体具备：支撑基板3；接合层4，其由氧化硅形成，且设置于支撑基板3的表面3b上；以及压电性材料基板，其由选自由铌酸锂、钽酸锂以及铌酸锂－钽酸锂构成的组中的材质形成。在支撑基板3的表面3b设置有凹部12，接合层4具备在凹部12上延伸的结构缺陷部13。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压电性材料基板与支撑基板的接合体
本专利技术涉及压电性材料基板与支撑基板的接合体。
技术介绍
出于实现高性能的半导体元件的目的，广泛使用包含高电阻Si/SiO2薄膜/Si薄膜的SOI基板。在实现SOI基板时，使用等离子体活化。这是因为能够于比较低的温度(400℃)进行接合。为了提高压电器件的特性，提出了类似的包含Si/SiO2薄膜/压电薄膜的复合基板(专利文献1)。在专利文献1中，将包含铌酸锂或钽酸锂的压电性材料基板和设置有氧化硅层的硅基板利用离子注入法活化后进行接合。但是，几乎不存在与用于实现钽酸锂/氧化硅/硅的结构的接合技术相关的公知信息。在专利文献2中记载有如下内容，即，借助氧化硅层并利用等离子体活化法将钽酸锂和蓝宝石或陶瓷接合。在非专利文献1中记载有如下内容，即，通过连续不断地照射O2的RIE(13.56MHz)等离子体和N2的微波(2.45GHz)等离子体，从而将钽酸锂基板和设置有氧化硅层的硅基板接合。在Si与SiO2/Si的等离子体活化接合中，在其接合界面形成Si-O-Si键，由此得到足够的接合强度。另外，与此同时Si被氧化为SiO2，由此平滑度提高，在最外表面促进上述接合(非专利文献2)。现有技术文献非专利文献非专利文献1：ECSTransactions,3(6)91-98页(2006)非专利文献2：J.AppliedPhysics113,094905(2013)专利文献专利文献1：日本特开2016-225537r>专利文献2：日本特许第3774782号
技术实现思路
但是，在按现有文献利用离子注入使铌酸锂、钽酸锂基板变薄来制作压电元件的情况下，存在特性低的问题。认为这是因为结晶性因离子注入时的损害而劣化。另一方面，在将铌酸锂、钽酸锂等压电性材料基板接合于硅基板上的氧化硅膜后，对压电性材料基板进行研磨使其变薄的情况下，能够通过CMP除去加工变质层，因此，元件特性没有劣化。但是，如果通过研磨加工来减小压电性材料基板的厚度，则容易在构成接合层的氧化硅与支撑基板的界面发生剥离，所以导致成品率降低。本专利技术的课题在于，在将由选自由铌酸锂、钽酸锂以及铌酸锂－钽酸锂构成的组中的材质形成的压电性材料基板和支撑基板借助由氧化硅形成的接合层而接合时，抑制在构成接合层的氧化硅和支撑基板的界面处发生剥离。本专利技术是一种接合体，其具备：支撑基板；接合层，该接合层由氧化硅形成，且设置于所述支撑基板的表面上；以及、压电性材料基板，该压电性材料基板由选自由铌酸锂、钽酸锂以及铌酸锂－钽酸锂构成的组中的材质形成，所述接合体的特征在于，在所述支撑基板的所述表面设置有凹部，所述接合层具有在所述凹部上延伸的结构缺陷部。专利技术效果本专利技术的专利技术人为了抑制在构成接合层的氧化硅与支撑基板的界面发生微细的剥离，尝试提高支撑基板与接合层的密合性。因此，尝试对支撑基板的表面进行粗化加工，不过，仅以此无法抑制接合体的界面处的剥离。因此，本专利技术的专利技术人对支撑基板的表面的加工方法进行钻研，尝试在表面设置平滑部分和自平滑部凹陷的凹部，并在其上形成包含氧化硅的接合层。结果，确认到在凹部上产生密度比接合层的其他部分的密度低的结构缺陷部。在该结构缺陷部的两侧存在氧化硅基质，通过结构缺陷部而将氧化硅划分开。该结构缺陷部及其两侧的氧化硅基质可以通过透射型电子显微镜(TEM)来确认。发现利用具有上述微结构的接合体，即便通过研磨等而对压电性材料基板施加压力，也不易发生沿着接合层与支撑基板的界面的剥离。虽然其理由不明确，不过，认为：凹部上的结构缺陷部的密度与其两侧的氧化硅基质的密度相比低很多，在对接合体进行研磨加工时，结构缺陷部发生弹性变形并吸收加工负荷，由此不易发生沿着界面的剥离。附图说明图1中，(a)表示压电性材料基板1，(b)表示对压电性材料基板1的接合面照射等离子体A而生成活化面5的状态。图2中，(a)是表示对支撑基板3的表面进行了加工B的状态，(b)表示在支撑基板3的加工后的表面3b上设置有接合层4的状态，(c)表示对接合层4的接合面照射等离子体C而生成活化面6的状态。图3中，(a)表示压电性材料基板1与支撑基板3的接合体8，(b)表示通过加工使接合体8A的压电性材料基板1变薄的状态，(c)表示弹性波元件11。图4中，(a)是表示支撑基板3的表面3a的放大图，(b)是表示表面加工后的支撑基板3的表面3b的放大图，(c)表示在凹部12上设置有结构缺陷部13的状态。图5是针对本专利技术的一个实施方式的接合体表示支撑基板的表面与接合层的界面附近的透射型电子显微镜(TEM)照片。图6是与图5的照片相对应的示意图。图7是图5的照片的局部放大图。图8是与图7的照片相对应的示意图。具体实施方式以下，适当参照附图，对本专利技术详细地进行说明。首先，如图1(a)所示，准备出具有一对主面1a、1b的压电性材料基板1。接下来，如图1(b)所示，像箭头A那样，向压电性材料基板1的接合面1a照射等离子体，得到表面活化后的接合面5。另一方面，如图2(a)所示，像箭头B那样，对支撑基板3的表面3a实施表面加工，形成图2(b)所示的加工后的表面3b。接下来，在支撑基板3的表面3b上形成包含氧化硅的接合层4。接下来，如图2(c)所示，像箭头C那样，对接合层4的表面4a照射等离子体而进行表面活化，形成活化后的接合面6。接下来，使压电性材料基板1上的活化后的接合面5和支撑基板3上的接合层4的活化后的接合面6接触，进行直接接合，能够得到图3(a)所示的接合体8。在该状态下，可以在压电性材料基板1上设置电极。但是，优选为，如图3(b)所示，对压电性材料基板1的主面1b进行加工，使基板1变薄，得到具备薄板化后的压电性材料基板1A的接合体8A。9为加工面。接下来，如图3(c)所示，在接合体8A的压电性材料基板1A的加工面9上形成规定的电极10，能够得到弹性波元件11。本专利技术中，在支撑基板的表面设置有平滑面和凹部，接合层具备在凹部上延伸的结构缺陷部。例如，图4(a)、(b)、(c)的例子中，通过对支撑基板3的表面3a进行加工而形成加工后的表面3b。此处，从微观来看，表面3b具有：平滑面14和凹部12，该凹部12从平滑面14向支撑基板3的内部凹陷。此处，控制凹部12的深度，在表面3b上将氧化硅成膜，由此，如图4(c)所示能够在接合层4中设置结构缺陷部13。各结构缺陷部13分别形成在凹部12上。此处，表面3b所存在的凹部12是指：从表面的平滑面14向支撑基板3的内部凹陷的部分。上述凹部12的平面形状没有限定，可以为圆形、椭圆形、多边形或不规则形状。另外，从使氧化硅4产生结构缺陷部13的观点考虑，凹部12的深度d优选为80nm以上250nm以下。从该观点考虑，凹部12的深度d更优选为100nm以上，另外，更优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接合体，其具备：/n支撑基板；/n接合层，该接合层由氧化硅形成，且设置于所述支撑基板的表面上；以及、/n压电性材料基板，该压电性材料基板由选自由铌酸锂、钽酸锂以及铌酸锂－钽酸锂构成的组中的材质形成，/n所述接合体的特征在于，/n在所述支撑基板的所述表面设置有凹部，所述接合层具有在所述凹部上延伸的结构缺陷部。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180320 JP 2018-0520461.一种接合体，其具备：
支撑基板；
接合层，该接合层由氧化硅形成，且设置于所述支撑基板的表面上；以及、
压电性材料基板，该压电性材料基板由选自由铌酸锂、钽酸锂以及铌酸锂－钽酸锂构成的组中的材质形成，
所述接合体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀裕二，山寺乔纮，
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