接合基板、表面声波芯片以及表面声波器件制造技术

接合基板、表面声波芯片以及表面声波器件。接合基板包括钽酸锂基板及与钽酸锂基板相接合的蓝宝石基板，钽酸锂基板和蓝宝石基板的接合界面包括厚度为０．３ｎｍ到２．５ｎｍ、处于非晶态的接合区域。处于非晶态的接合区域是通过利用惰性气体或氧的中性化原子束、离子束或者等离子体在接合界面中激活钽酸锂基板和蓝宝石基板中的至少一方来形成的。可以无需高温热处理而将压电基板与具有不同晶格常数的支撑基板相接合，并且可以实现具有优良接合强度和更小翘曲的接合基板。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及接合基板和表面声波芯片，更具体地，涉及一种其中钽酸锂基板和蓝宝石基板被接合在一起的基板，以及一种配备有该接合基板的表面声波芯片。
技术介绍
表面声波(此后称为SAW)器件是利用其上具有多个梳状电极的压电基板来制造的。将高频电力施加给一个梳状电极以产生表面声波，而由另一梳状电极将该表面声波转换为高频信号。SAW器件的波长比电磁波的小10-5。因此SAW器件可以小型化。SAW器件因其低损耗而具有高传播效率。另外，半导体制造工艺的技术可用来生产SAW器件。这样就实现了大规模生产和低成本。SAW器件广泛用作通信设备如移动电话中的带通滤波器。近年来，根据移动电话的高性能，要求其中包括SAW芯片的滤波器具有更高的性能。对高性能的要求之一是改进SAW芯片的温度稳定性。钽酸锂(LT)和铌酸锂(LN)是具有大机电耦合系数的压电材料，它们适于实现宽频带的滤波特性。因此在SAW芯片的压电材料中广泛采用LT和LN。然而LT和LN具有温度稳定性差的缺点。利用上述压电材料制造的SAW芯片存在通带依赖于温度的问题。相反，同样是SAW芯片的压电材料的石英晶体具有优良的温度稳定性，但是却具有机电耦合系数小的缺点。如上所述，作为压电材料的一个总体趋势，这些压电材料具有两种矛盾的特性。机电耦合系数大的压电材料具有较差的温度稳定性。反之，机电耦合系数小的压电材料具有优良的温度稳定性。已经提出一些技术，以实现具有大机电耦合系数和良好的温度稳定性的压电材料。例如，根据Ohnishi，et al.“Proc.of IEEE UltrasonicSymposium”，pp.335-338(1998)(此后称为文献1)，将薄压电基板直接与具有低膨胀的厚压电支撑基板相接合。因此，可以通过抑制由温度变化引起的膨胀和收缩来改进温度稳定性。具体地，诸如LT的压电基板的两面都经过镜面精加工。将玻璃用作支撑基板。将压电基板和支撑基板浸入水溶液中以成为亲水性的，该水溶液中混合有氢氧化铵和过氧化氢溶液。接着，以纯水清洗这两种基板，并且这两种基板的表面以氢氧基终止。当叠合两种基板的主表面时，由于氢氧基、氧以及氢的分子间力，湿气逐渐去除，并且主表面和辅助基板稳固地接合(初始接合)。在初始接合之后，至少在100℃下对两种基板进行持续几十分钟到几十小时的热处理。由此获得在室温下没有任何残余应力的接合基板(参照文献1和日本专利申请特开No.11-55070(此后称为文献2))。然而，在文献1和文献2中公开的接合方法需要高温下的退火处理。对于支撑基板必须使用具有小杨氏模量的低膨胀材料，如玻璃，以使得在退火期间可不损坏基板。由接合基板中的热膨胀系数差产生的应变没有充分传递给压电基板。结果导致对温度特性的改进不能令人满意。在诸如LT的单晶压电基板接合到诸如蓝宝石的单晶支撑基板的情况下，两种基板的晶格常数通常不同。即使在多晶基板或陶瓷基板用作压电基板或支撑基板的情况下，大多数情况下，压电基板和支撑基板也具有不同晶格常数。如果压电基板和支撑基板具有不同的晶格常数，则在接合界面处将出现晶格失配，并且因此在接合界面处产生扭变(distortion)。在此，这将引起接合强度降低和器件合格率降低的问题。
技术实现思路
本专利技术的总体目的是提供一种SAW芯片，其中具有不同晶格常数的压电基板(钽酸锂基板)和支撑基板(蓝宝石基板)在不经受高温下的热处理的情况下被接合起来。本专利技术更具体的目的是提供具有接合基板的SAW芯片，该接合基板具有充分的接合强度、小扭变以及优良的温度稳定性。根据本专利技术的一个方面，优选地，提供一种接合基板，该接合基板包括钽酸锂基板及与钽酸锂基板相接合的蓝宝石基板。钽酸锂基板和蓝宝石基板的接合界面包括厚度为0.3nm到2.5nm的处于非晶态的接合区域。根据本专利技术的另一个方面，优选地，提供一种表面声波芯片，该表面声波芯片包括钽酸锂基板和蓝宝石基板，该钽酸锂基板具有其上设有梳状电极的第一表面，还具有第二表面，而蓝宝石基板与钽酸锂基板的第二表面相接合，钽酸锂基板和蓝宝石基板的接合界面包括厚度为0.3nm到2.5nm的处于非晶态的接合区域。根据本专利技术的又一个方面，优选地，提供一种表面声波器件，该表面声波器件包括封装和由该封装气密地密封的表面声波芯片。该表面声波芯片可以包括钽酸锂基板，具有其上设有梳状电极的第一表面，还具有第二表面；以及与钽酸锂基板的第二表面相接合的蓝宝石基板。钽酸锂基板和蓝宝石基板的接合界面包括厚度为0.3nm到2.5nm的处于非晶态的接合区域。附图说明下面将参照附图详细说明本专利技术的优选实施例，其中图1是利用根据本专利技术的接合基板制造的SAW芯片的立体图；图2A到2C示出接合基板中非晶态下的接合界面形成工艺；图3示出利用透射电子显微镜拍摄的LT基板和蓝宝石基板的接合界面中排列的晶格；图4示出非晶层厚度与接合强度之间的关系；图5示出在Au凸起(bump)形成工艺后的增加翘曲量与非晶层厚度之间的关系；以及图6A和6B示出根据本专利技术的SAW器件的示例。具体实施例方式下面将参照附图对本专利技术的实施例进行说明。图1是利用根据本专利技术的接合基板制造的SAW芯片的立体图。SAW芯片10包括接合基板15。接合基板15包括压电基板11、支撑基板12以及处于非晶态的接合界面13。压电基板11和支撑基板12通过接合界面13相接合。SAW谐振器14置于压电基板11的主表面上，以使得SAW在X方向上传播。压电基板11采用绕作为传播方向的X轴进行42度旋转Y-切割的单晶LT基板(42°Y-切割X-传播LT基板)。单晶LT基板具有40μm的厚度。单晶LT基板的SAW传播方向X的线性膨胀系数是16.1ppm/℃。支撑基板12由R面切割的厚度为250μm的蓝宝石基板制成。单晶蓝宝石基板的SAW传播方向X的线性膨胀系数是5.3ppm/℃。与LT基板相比，蓝宝石基板具有更小的线性膨胀系数，从而易于进行加工。LT基板的压电基板11和蓝宝石基板的支撑基板12通过如下详细描述的处于非晶态的接合界面13相接合。蓝宝石基板抑制LT基板的膨胀和收缩，这使得能够减小由温度变化引起的SAW谐振器的频率波动。图1中所示的SAW谐振器的频率温度系数是-25ppm/℃，并且与具有常规LT基板的SAW谐振器的频率温度系数-40ppm/℃相比，得到了很大的改进。可以考虑到，频率温度系数比热膨胀系数的减小(约9ppm/℃)得到更多改进(约15ppm/℃)，这是因为在LT基板的膨胀和收缩受到抑制时，应力作用更有效。图2A到2C示出根据本专利技术的非晶态下的接合界面形成工艺。在此，在真空中，将Ar原子束照射到压电基板和支撑基板的接合界面中，以完全打乱(激活)基板表面的原子排列，形成非晶态，并接合所述基板。参照图2A，在压电基板的接合表面21和支撑基板的另一接合表面22上包括有杂质23a和23b。杂质23a和23b是表面上自然氧化的氧化物，或者粘附到表面的物质。当Ar原子照射到基板的接合表面中时，氧化物和杂质被溅出并除去，并且另外，Ar原子的能量激活了基板表面的原子。上述激活的结果是，压电基板的接合表面21和支撑基板的接合表面22(在纳米量级)转变为非晶态。参照图2B，在压电基板的接合表面21上形成了非晶区域24a，并且在支撑基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接合基板，包括：钽酸锂基板；和与钽酸锂基板相接合的蓝宝石基板，钽酸锂基板和蓝宝石基板的接合界面包括厚度为０．３ｎｍ到２．５ｎｍ的处于非晶态的接合区域。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：三浦道雄，上田政则，相川俊一，上村亨，和田一久，三岛直之，
申请(专利权)人：富士通媒体部品株式会社，富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]