复合基板、弹性表面波器件以及复合基板的制造方法

复合基板、弹性表面波器件以及复合基板的制造方法
【专利摘要】复合基板(10)中，压电基板(20)的接合面(21)成为部分平坦化凹凸面。该部分平坦化凹凸面的多个凸部(23)的顶端具有平坦部(25)，通过该平坦部(25)，压电基板(20)与支持基板(30)直接键合。因此，将接合面(21)做成凹凸面(粗糙面)且具有平坦部(25)，由此能充分确保压电基板(20)与支持基板(30)的接触面积。由此，在接合压电基板(20)与支持基板(30)的复合基板中，能够将接合面(21)粗糙化并进行直接键合。此外，能得到如下的弹性表面波器件：通过实施不使用粘结剂的直接键合来提高耐热性，且通过粗糙化接合面从而散射体声波，提高特性。
【专利说明】复合基板、弹性表面波器件以及复合基板的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合基板、弹性表面波器件以及复合基板的制造方法。
【背景技术】
[0002]以往，已知一种将支持基板和压电基板贴合而成的复合基板。这种复合基板作为例如在压电基板的表面设有可激发弹性表面波的梳型电极的弹性表面波器件使用。这里，将压电基板与支持基板的接合面作为镜面而将两者接合而成的复合基板中，由于压电基板与支持基板的声阻抗的不同，在界面上体声波发生反射。被反射的体声波再次到达压电基板表面，在电极上作为信号被检测。这样，不需要的体声波发生反射，从而使弹性表面波器件的特性劣化。作为与此对应的对策之一，通过将压电基板的背面、即与支持基板接触的面粗糙化，使体声波散射而阻止上述的特性劣化。例如，对比文献I记载有如下内容:在具有通过粘结层将压电基板与支持基板贴合的构造的弹性表面波元件中，通过在压电基板的与支持基板贴合侧的面(背面)设置微小的凹凸，由此抑制振荡的发生。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献1:日本特开2001-53579号公报
【发明内容】

[0005]这里，专利文献I中，压电基板与支持基板利用粘结层接合(间接接合)。因此，与将压电基板与支持基板直接键合的复合基板相比，存在耐热性劣化的问题。另一方面，如专利文献I那样将压电基板的背面粗糙化的情况下，不能充分确保压电基板与支持基板的接触面积，直接键合两者较为困难。即，直接键合压电基板与支持基板、与粗糙化压电基板的背面这两点不能兼顾。
[0006]本发明是为了解决上述问题而做的，其主要目的在于，在接合压电基板与支持基板的复合基板中，将接合面粗糙化并直接键合。
[0007]本发明为了达成上述主要目的采取以下手段。
[0008]本发明的复合基板，
[0009]其具有:
[0010]压电基板；以及
[0011]与所述压电基板直接键合的支持基板，
[0012]该复合基板中，
[0013]所述压电基板的接合面以及所述支持基板的接合面中的至少一方是部分平坦化凹凸面，该部分平坦化凹凸面在多个凸部的顶端具有平坦部，通过该平坦部进行所述直接键合。
[0014]该本发明的复合基板中，压电基板的接合面以及支持基板的接合面中的至少一方成为部分平坦化凹凸面。该部分平坦化凹凸面在多个凸部的顶端具有平坦部，通过该平坦部进行所述直接键合。因此，将接合面做成凹凸面(粗糙面)且具有平坦部，由此能充分确保压电基板与支持基板的接触面积。由此，在接合压电基板与支持基板的复合基板中，能够将接合面粗糙化并进行直接键合。此外，能够得到这样一种弹性表面波器件:通过实施不使用粘结剂的直接键合从而提高耐热性，且通过粗糙化接合面从而散射体声波、提高特性。这种情况下，所述压电基板的所述接合面与所述支持基板的所述接合面中只有一方是所述部分平坦化凹凸面，其他接合面可以是镜面。这种情况下，本发明的复合基板可以是大致圆盘状的晶圆，还可以具有定向平面(OF)。此外，本发明的复合基板可以是由晶圆切除的状态。
[0015]本发明的复合基板中，所述压电基板的接合面可以做成所述部分平坦化凹凸面。这样一来，与例如压电基板的接合面是镜面且支持基板的接合面是部分平坦化凹凸面的情况相比，能够提高散射体声波的效果。
[0016]在本发明的复合基板中，所述平坦部的轮廓算术平均偏差Ra可以为Inm以下。这样一来，因为能够更充分确保压电基板与支持基板的接触面积，因此能够使压电基板与支持基板的直接键合的键合力更充分。这种情况下，所述部分平坦化凹凸面的所述平坦部的轮廓算术平均偏差Ra可以为Inm以下，所述平坦部以外的部分的轮廓算术平均偏差Ra可以为IOnm以上。通过将部分平坦化凹凸面中平坦部以外的部分的轮廓算术平均偏差Ra做成IOnm以上，得到充分的使散射体声波的效果。因此，能够满足压电基板与支持基板的键合力的确保以及体声波的散射这两者。
[0017]在本发明的复合基板中，所述平坦部的面积占所述部分平坦化凹凸面的面积的比例可以为30%以上、80%以下。通过使平坦部的面积比例在30%以上，从而能够充分确保接合面与接合面的键合力。此外，通过使平坦部的面积比例在80%以下，从而能够得到充分的使体声波散射的效果。此外，部分平坦化凹凸面面积为将部分平坦化凹凸面投影到与复合基板的厚度方向垂直的平面上时的部分平坦化凹凸面的面积。平坦部的面积也同样是将平坦部投影到与复合基板的厚度方向垂直的平面上时的平坦部的面积。
[0018]本发明的弹性表面波器件，
[0019]其具有:
[0020]上述的任一技术方案的本发明的复合基板；以及
[0021]形成于所述压电基板上、可激发弹性表面波的电极。
[0022]该本发明的弹性表面波器件具有上述的任一技术方案的复合基板。即，具有将接合面粗糙化并进行直接键合的复合基板。由此，通过实施不使用粘结剂的直接键合从而能够提高弹性表面波器件的耐热性，并且通过粗糙化接合面从而能够散射体声波、提高弹性表面波器件的特性。
[0023]本发明的复合基板的制造方法，是一种准备好压电基板和支持基板、通过接合面直接键合两基板来制造复合基板的方法，该复合基板的制造方法中，
[0024]包括:
[0025](a)准备好所述压电基板和所述支持基板的工序；
[0026](b)将所述压电基板的所述接合面与所述支持基板的所述接合面中的至少一方做成多个凸部的顶端具有平坦部的部分平坦化凹凸面的工序；以及
[0027](c)将所述压电基板的接合面与所述支持基板的接合面直接键合的工序。
[0028]该本发明的复合基板的制造方法中，准备好压电基板与支持基板，将压电基板的接合面与支持基板的接合面的至少一方做成多个凸部的顶端具有平坦部的部分平坦化凹凸面。而且，将压电基板的接合面与支持基板的接合面直接键合。因此，通过将接合面做成凹凸面并具有平坦部，从而能够充分确保压电基板与支持基板的接触面积。由此，能够得到将接合面粗糙化并进行直接键合的压电基板与支持基板的复合基板。在该情况下，当工序(b)中所述压电基板的所述接合面与所述支持基板的所述接合面中只有一方做成所述部分平坦化凹凸面时，可以在工序(a)中准备另一个接合面是镜面的基板、或者可以是另一个的接合面在工序(b)被研磨而成为镜面。
[0029]本发明的复合基板的制造方法中，可以在所述工序(b)中将所述压电基板的所述接合面做成所述部分平坦化凹凸面，在所述工序(C)中将所述压电基板的部分平坦化凹凸面与所述支持基板的接合面直接键合。这样一来，与例如压电基板的接合面是镜面且支持基板的接合面是部分平坦化凹凸面的情况相比，能够提高散射体声波的效果。
[0030]在本发明的复合基板的制造方法中，所述平坦部的轮廓算术平均偏差Ra可以为Inm以下。这样一来，因为能够更充分确保压电基板与支持基板的接触面积，因此能够使压电基板与支持基板的直接键合的键合力更充分。这种情况下，所述部分平坦化凹凸面的所述平坦部的轮廓算术平均偏差Ra可以为Inm以下，所述平坦部以外的部分的轮廓算术平均偏差Ra可以为IOnm以上。通过将部分平坦化凹凸面中平坦部以外的部分的轮廓算术平均偏差Ra做成IOnm以上，得到充分的使散射体声波的效果。因此，能够满足压电基板与支持基板的键合力的确保以及体声波的散射这两者。
[0031]在本发明的复合基板的制造方法中，所述平坦部的面积占所述部分平坦化凹凸面的面积的比例可以为30%以上、80%以下。通过使平坦部的面积比例在30%以上，从而能够充分确保接合面与接合面的键合力。此外，通过使平坦部的面积比例在80%以下，从而能够得到充分的使体声波散射的效果。
[0032]在本发明的复合基板的制造方法中，可以在所述工序(a)中，当准备所述压电基板和所述支持基板时，准备好该压电基板以及该支持基板的至少一方具有作为所述接合面的凹凸面的基板，在所述工序(b)中，通过研磨所述凹凸面，将该凹凸面做成所述部分平坦化凹凸面。这种情况下，所述工序(a)中，还可以准备好通过粗加工所述压电基板和所述支持基板的至少一方的基板的表面而具有作为所述接合面的凹凸面的基板。
[0033]在本发明的复合基板的制造方法中，可以在所述工序(a)中，当准备所述压电基板和所述支持基板时，准备好该压电基板以及该支持基板的至少一方具有作为所述接合面的镜面的基板，在所述工序(b)中，通过粗加工至少一个所述镜面，从而将该镜面做成所述部分平坦化凹凸面。这种情况下，可以准备好通过研磨所述压电基板和所述支持基板的至少一方的基板的表面而具有作为所述接合面的镜面的基板。此外，在所述工序(b)中，还可以掩膜所述镜面的一部分，对该镜面中未用该掩膜覆盖的部分进行粗加工，然后去除该掩膜，由此将该镜面做成所述部分平坦化凹凸面。通过这样，能够更切实地将用掩膜覆盖的部分留作平坦部。
【专利附图】

【附图说明】
[0034]图1是复合基板10的立体图。
[0035]图2是图1的A-A截面图。
[0036]图3是不意性表不复合基板10的制造工序的说明图(截面图)。[0037]图4是使用复合基板10制作的单端口 SAW谐振器40的立体图。
[0038]图5是表示将单端口 SAW谐振器40搭载在陶瓷基板50用树脂封入、安装到印刷配线基板70上的样子的截面图。
[0039]图6是不意性表不变形例的工序(a)、(b)的说明图(截面图)。
[0040]图7是变形例的复合基板的截面图。
[0041]图8是变形例的复合基板的截面图。
[0042]图9是示意性表示实施例2的工序(a)、(b)的说明图(截面图)。
[0043]符号说明: [0044]10…复合基板;12…空间;20，120…压电基板;21，121…接合面;23, 23a, 123…凸部;25…平坦部;26，26a…凹部;30…支持基板;31…接合面;40…单端口 SAW谐振器；42，44...1DT电极；46…反射电极；50…陶瓷基板；52,54…焊盘；56,58…焊球;60…树月旨；62,64…电极;70…印刷配线板;72，74…焊盘；76，78…焊接;80…掩膜;82，182…第一层；84，184…第二层;86,186…抗蚀剂膜；110…贴合基板。
【具体实施方式】
[0045]以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。图1是本发明实施方式的复合基板10的立体图。图2是图1的A-A截面图。该复合基板10例如用于弹性表面波器件，该复合基板10形成为一部位平坦的圆形。该平坦的部分是称为定向平面(OF)的部分，在弹性表面波器件的制造工序中用于进行诸操作时的晶圆位置、方向的检测等。本实施方式的复合基板10具有压电基板20和支持基板30。
[0046]压电基板20是可传输弹性表面波的的压电体基板。压电基板20的材质可以列举例如钽酸锂(也称为LiTa03、LT)、铌酸锂(也被称为LiNb03、LN)、LN-LT固溶体单晶、硼酸锂、硅酸镓镧、石英等。压电基板20的大小没有特别限定，例如直径为50~150mm，厚度为10~50 μ m。该压电基板20的图2中的下表面为形成有微小凹凸的接合面21。压电基板20以该接合面21与支持基板30的接合面31直接键合。
[0047]接合面21是粗糙面，如图2所示，该接合面21是分别形成有多个在顶端形成有平坦部25的凸部23、未形成平坦部25的多个凸部23a、凹部26的部分平坦化凹凸面。此外，压电基板20以接合面21的平坦部25与支持基板30直接键合。平坦部25是与压电基板20的表面平行(包括大致平行)的面，其自身位于所形成的凸部23的标高的最高部(图2的最下部)。此外，这里“标高”是指，以与压电基板20中接合面21相反侧的面(图2的上表面)为基准时的压电基板20的厚度方向的距离(高度)。此外，多个平坦部25位于同一平面上(包括大致同一平面)。为了充分确保接合面21与接合面31直接键合的键合力，平坦部25的轮廓算术平均偏差Ra优选在Inm以下。但是，平坦部25的轮廓算术平均偏差Ra不限于此，只要是充分确保与接合面31的接触面积、使接合面21与接合面31直接键合的键合力充分的数值即可。凸部23a的顶端(山顶)的标高形成得比平坦部25的标高低。即，凸部23a的顶端在图2中位于平坦部25的上侧。此外，接合面21的最大高度粗糙度Rz不受特别限定，例如为I~5 μ m。接合面21的轮廓算术平均偏差Ra不受特别限定，例如为0.1~
0.5 μ m。此外，为了使体声波散射的效果充分，接合面21中平坦部25以外的部分(粗糙面部分)的轮廓算术平均偏差Ra优选在IOnm以上。为了满足接合面21与接合面31的键合力的确保以及体声波的散射这两方，优选地，平坦部25的轮廓算术平均偏差Ra在Inm以下、且平坦部25以外的部分的轮廓算术平均偏差Ra在IOnm以上。优选地，平坦部25的面积占接合面21 (部分平坦化凹凸面)的面积的比例在30%以上、80%以下。通过使平坦部25的面积比例在30%以上，从而能够充分确保接合面21与接合面31的键合力。通过使平坦部25的面积比例在80%以下，从而能够得到充分的使体声波散射的效果。此外，接合面21的面积为将接合面21投影到与复合基板10 (压电基板20)的厚度方向垂直的平面(图2的左右方向的平面)上时的接合面21的面积。平坦部25的面积也同样是将平坦部25投影到与复合基板10 (压电基板20)的厚度方向垂直的平面上时的平坦部25的面积。
[0048]此外，接合面21的平坦部25的存在可以通过用例如AFM (Atomic ForceMicroscope:原子力显微镜)、触针式表面形状测定器、光学式的非接触表面形状测定器等观察接合面21来确认。
[0049]支持基板30在图2所示的上侧具有接合面31，其是以该接合面31与压电基板20的接合面21直接键合的基板。作为支持基板30的材质，可以例举例如硅(Si )、蓝宝石、氮化铝、氧化铝、硼硅酸玻璃、石英玻璃等。支持基板30的大小没有特别限定，例如直径为50?150mm,厚度为100?500 μ m。此外，使支持基板30的材料为热膨胀系数与压电基板20接近的材料时，能够抑制复合基板加热时的形变。接合面31为镜面。为了充分确保接合面21与接合面31直接键合的键合力，该接合面31的轮廓算术平均偏差Ra优选在Inm以下。但是，接合面31的轮廓算术平均偏差Ra不限于此，只要是充分确保与接合面21 (平坦部25)的接触面积、使接合面21与接合面31直接键合的键合力充分的数值即可。
[0050]关于这种复合基板10的制造方法，下面使用图3进行说明。图2是示意性表示复合基板10的制造工序的说明图(截面图)。复合基板10的制造方法包括:(a)当准备压电基板120和支持基板30时，准备了通过对压电基板120的表面进行粗加工、从而具有作为接合面121的凹凸面的基板的工序；(b)研磨接合面121即凹凸面，使凹凸面中多个凸部的顶端具有平坦部25的部分平坦化凹凸面的工序；(c)将作为部分平坦化凹凸面的接合面21与支持基板30的接合面31直接键合的工序。
[0051]工序(a)中，首先，准备好具有0F、作为压电基板20的压电基板120以及支持基板30 (图3 (al))。此外，图3 (al)中，省略示出支持基板30。压电基板120的大小没有特别限定，例如可以做成直径为50?150mm,厚度为150?500 μ m。支持基板30的大小可以采用与压电基板120相同的大小。此外，关于支持基板30，准备好接合面31的轮廓算术平均偏差Ra为上述预先说明的数值(例如Inm以下)的基板，或者通过CMP研磨对接合面31进行镜面研磨、做成上述的数值(例如Inm以下)。接着，通过对该压电基板120的一个面进行粗加工，形成接合面121。接合面121形成为表面具有多个凸部123以及多个凹部26的凹凸面(图3(a2))。接合面121没有特别限定，例如最大高度粗糙度Rz形成为3μπι左右。此外，还可以粗加工成，接合面121的轮廓算术平均偏差Ra为将复合基板10用作弹性表面波器件时的使用弹性表面波的波长程度。或者，为了得到充分的使体声波散射的效果(例如接合面121的轮廓算术平均偏差Ra为IOnm以上)，还可以对压电基板120的表面进行粗加工。接合面121的形成是通过例如用磨削机或喷砂对压电基板120的表面进行粗加工来实施。或者，可以通过采用氢氟酸等的湿法蚀刻来形成接合面121。这样，在工序(a)中，准备通过粗加工压电基板120、从而具有作为接合面121的凹凸面的基板。[0052]在工序(b)中，研磨接合面121即凹凸面(图3 (bl))，做成凹凸面中多个凸部123顶端平坦的部分平坦化凹凸面。由此，研磨后的接合面21的多个凸部23的顶端成为平坦部25 (图3 (b2))。实施研磨，以使接合面121的至少一部分凹部26残留并使至少一部分凸部123的顶端平坦化。作为研磨的方法，可例举例如采用无纺布垫、浆料的CMP研磨。此夕卜，在使用金刚石磨石等磨削加工接合面121后，可以进行CMP研磨等多次的研磨。由此，多个平坦部25形成于同一平面上(包括大致同一平面上)。实施该研磨，以使平坦部25的轮廓算术平均偏差Ra成为上述的数值。这里，从研磨前的接合面121的最高部的标高(接合面121的多个凸部123的山顶中最高的标高)到研磨后的接合面21的平坦部25的标高为止的压电基板120的厚度方向的距离为研磨深度d(参照图3 (bl))。这时，没有特别限定，进行接合面121的研磨以使研磨深度d为例如0.5?3 μ m。此外,研磨深度d的数值不限于此，例如通过实验能够确定这样一种粗糙面，该粗糙面能够充分确保研磨后的接合面121即接合面21与支持基板30的接合面31的键合力、并在将复合基板10用作弹性表面波器件时能够使体声波散射。此外，如图3 (bl)所示，也可以有通过谷底比研磨深度d浅的研磨来消除的凹部26a。此外，如图3 (b2)所示，研磨后的接合面121上可以有顶端未通过研磨来进行平坦化的凸部23a。此外，优选地，实施工序(b)中凹凸面的研磨，以使平坦部25的面积占接合面21 (部分平坦化凹凸面)的面积的比例为上述的数值(30%以上、80%以下)。
[0053]这样，本实施方式的复合基板10的制造方法中，实施以下两个工序:在工序(a)中制作作为接合面121的凹凸面，然后在工序(b)中通过研磨切割凸部123的顶端(头顶部)。由此，能够比较容易地形成接合面21 (部分平坦化凹凸面)，该接合面21具有顶端形成有平坦部25的凸部23。
[0054]工序(C)中，将研磨后的接合面121即接合面21与支持基板30的接合面31直接键合，作为贴合基板110 (图3 (C))。作为直接键合的方法，例示有如下方法。即，首先，清洗压电基板120的接合面21和支持基板30的接合面31，去除附着在接合面21、31的杂质(氧化物、吸附物等)。接着，将氩气等不活性气体的离子束照射到两基板的接合面21、31，从而去除残留的杂质并使接合面21、31活性化。然后，在真空中、常温下贴合两基板进行接合。这时，接合面21虽被粗糙化，但是部分平坦化凹凸面，因此通过具有平坦部25能够充分确保压电基板120与支持基板30的接触面积。因此，虽然接合面I被粗糙化，也能够充分确保键合力，可以直接键合。
[0055]形成贴合基板110时，作为工序(d)，磨削压电基板120的表面(上表面)将厚度做薄并进行镜面研磨(图3(d))。由此，压电基板120成为图1、2所示的压电基板20，得到上述的复合基板10。
[0056]这样得到的复合基板10接着采用一般的光刻技术，做成多个弹性表面波器件的集合体之后，用切割机切出一个一个的弹性表面波器件。图4示出将复合基板10做成作为弹性表面波器件的单端口 SAW谐振器40的集合体时的样子。单端口 SAW谐振器40通过光刻技术在压电基板20的表面形成可激发弹性表面波的一对IDT(Interdigital Transducer)电极42、44 (也称为梳型电极、指状电极)，以及反射电极46。另外，所得到的单端口 SAW谐振器40如下所述安装在印刷配线基板70。S卩，如图5所示，通过焊球56、58连接IDT电极42,44和陶瓷基板50的焊盘52、54之后，在该陶瓷基板50上通过树脂60进行封装。而且，在设置于该陶瓷基板50的背面的电极62、64和印刷配线基板70的焊盘72、74之间夹着无铅的焊膏，之后通过回流焊工序安装到印刷配线基板70。图4示出焊膏熔融、再固化后的焊接 76、78。
[0057]对这样制作的单端口 SAW谐振器40的使用例进行说明。IDT电极42、44之间施加电压时，则在压电基板20的表面激发弹性表面波，在压电基板20的表面上从IDT电极42、44向两侧的反射电极46的方向传输弹性表面波。此外，弹性表面波通过反射电极46反射回到IDT电极42、44。由此，单端口 SAW谐振器40作为具有以下导出的共振频率f的谐振器进行工作，该共振频率f是当IDT电极42、44的周期为λ、压电基板20的表面的弹性表面波的传输速度为V时，由共振频率f=传输速度V /周期λ的关系导出。这里，对IDT电极42、44施加电压时，除弹性表面波之外还产生压电基板20的厚度方向的波(体声波)。该体声波在压电基板20与支持基板30的界面上发生反射，到达压电基板20的表面时成为对于弹性表面波的噪音，导致单端口 SAW谐振器40的特性的下降。本实施方式的复合基板10中，压电基板20的接合面21成为部分平坦化凹凸面，因为具有凸部23、凸部23a、凹部26，所以能够使该体声波散射。因此，能够降低体声波引起的噪音，能够提高单端口 SAW谐振器40的特性。
[0058]根据以上详细说明的本实施方式的复合基板10，压电基板20的接合面21成为部分平坦化凹凸面。该部分平坦化凹凸面的多个凸部23的顶端具有平坦部25，在该平坦部25上压电基板20与支持基板30直接键合。因此，将接合面21成为凹凸面(粗糙面)且具有平坦部25，由此能充分确保压电基板20与支持基板30的接触面积。由此，在接合压电基板20与支持基板30的复合基板中，能够将接合面21粗糙化并进行直接键合。此外，通过将平坦部25的轮廓算术平均偏差Ra做成Inm以下，更充分确保压电基板20与支持基板30的接触面积，因而能得到更充分的直接键合的键合力。此外，能够得到这样一种弹性表面波器件:通过实施不使用粘结剂的直接键合从而提高耐热性，且通过粗糙化接合面从而散射体声波、提高特性。另外，压电基板20的接合面21还成为具有凸部23的部分平坦化凹凸面，该凸部23顶端形成有平坦部25。因此，例如与压电基板20的接合面为镜面且支持基板30的接合面为部分平坦化凹凸面的情况相比，提高了散射体声波的效果。
[0059]此外，在工序(a)中准备好具有接合面121的压电基板20，在工序(b)中研磨接合面121，将接合面121作为部分平坦化凹凸面。因此，能够比较容易形成具有凸部23的部分平坦化凹凸面，该凸部23顶端形成有平坦部25。
[0060]此外，本发明不受上述实施方式的任何限定，只要属于本发明的技术范围可以以各种样态来实施，这是不言而喻的。
[0061]例如，在上述实施方式中，在工序(a)中通过粗加工压电基板120的表面，来准备具有作为接合面121的凹凸面的压电基板，在工序(b)中研磨接合面121即凹凸面，将接合面121作为部分平坦化凹凸面，但不限于此，在其他方法中还可以形成部分平坦化凹凸面。例如，也可以图6所示，在工序(a)中准备好具有镜面作为接合面121的压电基板120 (图6 (a))，在工序(b)中粗加工镜面接合面121 (图6 (bl)、图6 (b2))，从而将镜面作为部分平坦化凹凸面(接合面21)。这样，在工序(b)中，即使进行粗加工使接合面121的镜面部分的至少一部分作为平坦部25残留，由此也能够形成部分平坦化凹凸面。此外，作为工序(b)的粗加工接合面121的方法，可列举例如干法蚀刻、喷砂、湿法蚀刻等。此外，在工序(b)中，也可以用掩膜覆盖接合面121中想作为平坦部25残留的部分之后，通过干法蚀刻、喷砂、湿法蚀刻等对未被掩膜的部分进行粗加工，然后去除掩膜，从而形成部分平坦化凹凸面。由此能够更切实地将掩膜的部分作为平坦部25留下。此外，容易控制平坦部25的形状、平坦部25的面积占部分平坦化凹凸面的面积的比率。作为掩膜的方法，例如可列举采用光刻技术将金属膜等掩膜图形化到接合面121上的方法。掩膜的材质不限于金属，只要是粗加工接合面121时不必剥离、去除而能够保护接合面121的材质即可。掩膜的图形可以是任何形状，例如可以是直线、点、曲线等。掩膜的图形可以适当确定成例如使平坦部25的面积占部分平坦化凹凸面的面积的比例为30%以上、80%以下。此外，在这种粗加工以使接合面121的镜面部分的至少一部分作为平坦部25残留的情况下，还可以代替在工序(a)中准备具有镜面作为接合面121的压电基板120，而在工序(a)中通过研磨压电基板的表面来准备具有镜面作为接合面121的压电基板。此外，在工序(a)中将压电基板的接合面与支持基板的接合面一起研磨做成镜面，在工序(b)中也可以只对压电基板的接合面进行粗加工做成部分平坦化凹凸面。
[0062]例如，在上述的实施方式中，压电基板20的接合面21作为部分平坦化凹凸面，但不限于此。例如，图7所示，还可以将压电基板20的接合面21作为镜面，将支持基板30的接合面31作为部分平坦化凹凸面。即便这样，也能够得到与上述实施方式同样的效果。但是，使体声波散射的效果在上述实施方式时容易变高。此外，图7的复合基板能够基于上述复合基板10的制造工序进行制造。例如，只要在上述工序(a)中不是对压电基板而是对支持基板的接合面进行粗加工形成凹凸面，在工序(b)中研磨该支持基板的凹凸面做成部分平坦化凹凸面即可。或者，还可以在工序(a)中对支持基板的接合面进行研磨做成镜面，在工序(b)中对该支持基板的镜面进行粗加工做成部分平坦化凹凸面。
[0063]或者，如图8所示，还可以将压电基板20的接合面21与支持基板30的接合面31一起作为部分平坦化凹凸面。即使这样，也能够得到与上述实施方式同样的效果。但是，压电基板20与支持基板30直接键合的键合力在上述实施方式时容易变高。图8的复合基板能够基于上述复合基板10的制造工序进行制造。此外，压电基板的部分平坦化凹凸面与支持基板的部分平坦化凹凸面可以用相同的方法形成，也可以用不同的方法形成。例如，压电基板的部分平坦化凹凸面可以通过研磨凹凸面来形成，支持基板的部分平坦化凹凸面可以通过粗加工镜面来形成。
[0064]此外，图7、图8中，优选地，在由接合面21与接合面31夹成的空间12中布满可传输体声波的物质。这样一来，因为体声波能够切实地传输到支持基板的接合面31中除平坦部以外的部分，所以能更切实地使体声波散射。此外，不管空间12是否布满物质，到达压电基板20与支持基板30的接合界面的体声波中的一部分传播到支持基板30内。于是,体声波到达接合面31中除平坦部25以外的部分。并且，通过该除平坦部25以外的部分的凹凸而散射的体声波，其再次通过压电基板20与支持基板30的接合界面传输到压电基板20内。这样，即使在空间12中没有物质的情况下，通过支持基板30侧的部分平坦化凹凸面也可以引起体声波的散射，能够得到提高特性的弹性表面波器件。
[0065]在上述的实施方式中，复合基板10的接合面21上存在不具有平坦部25的凸部23a，但不特别地限定于此。也可以做成，接合面21的所有凸部形成有平坦部25而不存在凸部23a。
[0066]在上述的实施方式中，在工序(a)中通过粗加工压电基板120的表面形成作为接合面121的凹凸面，但不特别地限定于此。例如，也可以在工序(a)中事先准备具有凹凸面作为接合面121的压电基板120。
[0067]在上述的实施方式中，作为用复合基板10制作的弹性表面波器件，对单端口 SAW谐振器进行了说明，但是，即使用复合基板10制作其他的弹性表面波也能够得到同样的效果。作为其他的弹性表面波器件，可列举例如双端口 SAW谐振器、横向型SAW滤波器、梯形SAW滤波器、卷积器等。
[0068]实施例:
[0069]实施例1:
[0070]作为实施例1，根据用图3说明的制造方法制作图1、图2所示的复合基板10，用其制作图4所示的单端口 SAW谐振器40。
[0071]具体地说，如下述那样进行制作。首先，在工序(a)中，作为压电基板120，准备了具有0F、直径为4英寸、厚度为230 μ m的LiTaO3基板。而且，用磨粒(GC (绿碳化硅)制，粒度#1000)磨削压电基板120的背面，形成最大高度粗糙度Rz为3 μ m的凹凸面接合面121。此外，作为支持基板30，准备了具有0F、直径为4英寸、厚度为250μπι的Si基板。关于支持基板30的接合面31，准备了事先进行CMP研磨以使轮廓算术平均偏差Ra为Inm以下的面。
[0072]接着，在工序(b)中，使用平均粒径0.5μπι的金刚石磨粒，将接合面121磨削加工成研磨深度d为1.0ym左右。然后，最后使用无纺布垫对表面进行CMP研磨，使平坦部25的轮廓算术平均偏差Ra为Inm以下。此外,通过AFM (Atomic Force Microscope:原子力显微镜)观察研磨后的接合面121 (接合面21)，能够确认接合面21上形成有平坦部25、凸部23、凹部26，成为部分平坦化凹凸面。此外，平坦部25的轮廓算术平均偏差Ra在测定面积口 10ym&S0.8nm。接合面21中除平坦部25以外的部分的轮廓算术平均偏差Ra在测定面积口 10 μ m处为10nm。此外，用AFM观察接合面21中的口 IOOym的区域，平坦部25与除平坦部25以外的部分的比例是3:7。S卩，平坦部25的面积占部分平坦化凹凸面的面积的比例为30%。此外，在平坦部25与除平坦部25以外的部分，轮廓算术平均偏差Ra差别大，因此，在用AFM观察接合面21而得到的图像中，在平坦部25与除平坦部25以外的部分亮度差别大。因此，通过该差异进行图像二值化，由此，能够确定平坦部25与除平坦部25以外的部分的界限，进而能够求出平坦部25的面积。平坦部25的面积占部分平坦化凹凸面的面积的比例像这样采用由AFM得到的图像算出。
[0073]接着，工序(C)中，对压电基板120、支持基板30分别依次进行擦洗清洗、酸洗、有机清洗，净化接合面21、31。而且，将压电基板120以及支持基板30输送到超高真空腔内。向接合面21、31照射中性氩气束大约60秒钟。等待接合面21、31表面温度下降五分钟左右，使两基板接触之后用2t的力加压，将压电基板120与支持基板30直接键合做成贴合基板110。而且，在工序(d)中，取出贴合基板110，磨削、研磨压电基板120的表面直至该压电基板120的厚度变为20 μ m，做成压电基板20。这样一来制造出复合基板10。
[0074]然后，在该复合基板10的压电基板20上图形化200对IDT电极42、44，以及反射电极46，通过切割机进行切除得到一个一个的单端口 SAW谐振器40。
[0075]比较例1:
[0076]作为比较例1，除了将压电基板20的接合面21做成不具有平坦部25的镜面(轮廓算术平均偏差Ra=0.4nm)这一点以外，其他与实施例1 一样地制作复合基板，制作单端口SAW谐振器。
[0077]反射特性的评价:
[0078]针对实施例1以及比较例I的单端口 SAW谐振器测量频率特性。在实施例1和比较例I中，比较杂散振幅的峰值，实施例1与比较例I相比，杂散振幅的峰值被抑制成3dB以上的较小的值。由此可以确认，在实施例1中，因为压电基板20的接合面21是部分平坦化凹凸面并被粗糙化，因此，与比较例I相比，由杂散即体声波的不必要的反射引起的噪音被抑制在3dB以上。
[0079]此外，除了省略工序(b)没有在压电基板20形成平坦部25这一点以外，试着通过与实施例1 一样的工序制作复合基板，而即使实施工序(c)中的直接键合，压电基板120与支持基板30也不会粘结。由此可以确认，在实施例1中，通过将压电基板20的接合面21做成部分平坦化凹凸面，由此得到充分的直接键合的键合力。
[0080]实施例2:
[0081]作为实施例2，除了在工序(a)中准备好具有镜面作为接合面121的压电基板120、在工序(b)中进行粗加工以使接合面121的镜面部分的至少一部分留作平坦部25从而形成部分平坦化凹凸面这点之外，其他用与实施例1相同的方法制作图1、图2所示的复合基板10。而且，使用它制作图4所示的单端口 SAW谐振器40。图9是示意性表示实施例2的工序(a)、(b)的说明图(截面图)。
[0082]具体地说，如下述那样进行制作。首先，在工序(a)中，作为压电基板120，准备了具有0F、直径为4英寸、厚度为230μπι的LiTaO3基板(图9 (a))。而且，镜面研磨该压电基板120的接合面121。具体地说，用平均粒径0.5μπι的金刚石磨粒磨削加工接合面121。然后，最后使用无纺布垫对表面进行CMP研磨,使接合面121的轮廓算术平均偏差Ra为Inm以下。此外，作为支持基板30，准备了具有0F、直径为4英寸、厚度为250μπι的Si基板。关于支持基板30的接合面31，准备了事先进行CMP研磨以使轮廓算术平均偏差Ra为Inm以下的面。
[0083]而且，在工序(b)中，在LT基板的表面形成以铬为基底在其上形成金的由金(第二层184)和铬(第一层182)构成的金属膜，接着在其上形成抗蚀剂膜186 (图9 (bl))。具体地说，采用平行平板RF溅射装置，在成膜开始真空度1.5X 10_5Pa、气压(Ar) 0.5Pa，气体(Ar)流量20SCCm、基板加热150°C的条件下进行成膜。将成膜腔内的晶圆输送速度设成铬成膜时为14000pps、金成膜时为3600pps，将输送次数设成铬成膜时为I次、金成膜时为3次，从而使金(第二层184)的膜厚为150nm、铬(第一层182)的膜厚为3nm。使用铬作为金的基底的原因在于，为了加强金与晶圆的粘结力。然后，在金的表面涂布抗蚀剂，形成抗蚀剂膜186。接着，通过光刻工艺将抗蚀剂图形化做成多个抗蚀剂膜86 (图9(b2))。抗蚀剂膜86的图形形状为直线状，被抗蚀剂覆盖的部分(后面成为镜面的部分)的宽度为4 μ m，未被抗蚀剂覆盖的部分(后面成为粗糙面的部分)的宽度为I μ m。接着，用碘-碘化钾完全去除未被抗蚀剂覆盖的部分的金。接着，用硝酸铈铵与高氯酸的混合液完全去除铬。由此，将第一层182、第二层184分别做成多个第一层82、第二层84，使LT基板表面(接合面121)的一部分露出(图9 (b3))。S卩，成为用由第一层82、第二层84构成的掩膜80 (以及抗蚀剂膜86)覆盖接合面121的一部分的状态。然后，浸溃到氢氟酸30分钟，蚀刻压电基板120。由此，通过蚀刻对接合面121中未用掩膜80覆盖的部分进行粗加工形成凹凸(图9(b4))。此夕卜，通过蚀刻去除抗蚀剂膜86。然后，去除图形中残留的金/铬(掩膜80)(图9 (b5))。由此，接合面121中用掩膜80覆盖的部分维持实施工序(a)中的镜面研磨而成为平坦部25，其他部分成为通过蚀刻被粗加工的凹凸面(粗糙面)，由此形成作为部分平坦化凹凸面的接合面21。此外，用AFM测量了接合面21的表面粗糙度，平坦部25的轮廓算术平均偏差Ra在口 10 μ m处为0.2nm，蚀刻的部分的轮廓算术平均偏差Ra在口 IOym处为lOOnm。此外，接合面21中平坦部25与其他区域的面积比例是8:2。S卩，平坦部25的面积占部分平坦化凹凸面的面积的比例为80%。
[0084]接着，工序(C)中，对压电基板120、支持基板30分别依次进行擦洗清洗、酸洗、有机清洗，净化接合面21、31。而且，将压电基板120以及支持基板30输送到超高真空腔内。向接合面21、31照射中性氩气束大约60秒钟。等待接合面21、31表面温度下降五分钟左右，使两基板接触之后用2t的力加压，将压电基板120与支持基板30直接键合做成贴合基板110。而且，在工序(d)中，取出贴合基板110，磨削、研磨压电基板120的表面直至该压电基板120的厚度变为20 μ m，做成压电基板20。这样一来制造出复合基板10。
[0085]然后，在该复合基板10的压电基板20上图形化200对IDT电极42、44，以及反射电极46，通过切割机进行切除得到一个一个的单端口 SAW谐振器40。针对实施例2的单端口 SAW谐振器40测量频率特性。比较杂散振幅的峰值，与比较例I相比，杂散振幅的峰值被抑制成2.5dB以上的较小的值。
[0086]比较例2:
[0087]在实施例2的方法中，调整抗蚀剂膜86以及金属膜(掩膜80)的图形的宽度，制作平坦部25的面积占部分平坦化凹凸面的面积的比例为10%的复合基板。但是，接合强度减弱，在研磨中压电基板120与支持基板30发生剥离。比较实施例2与比较例2可以想到，为了得到充分的压电基板与支持基板的键合力，平坦部25的面积占部分平坦化凹凸面的面积的比例优选为超过10%，例如优选为20%以上，更为优选为30%以上。
[0088]实施例3:
[0089]在实施例2的方法中，调整抗蚀剂膜86以及金属膜(掩膜80)的图形的宽度，制作平坦部25的面积占部分平坦化凹凸面的面积的比例为90%的复合基板，作为实施例3。由实施例3的复合基板与实施例1、2 —样地制作单端口 SAW谐振器，测量频率特性。该实施例3的单端口 SAW谐振器与比较例I相比时，杂散振幅的峰值被抑制成0.1dB以上的较小的值。但是，与实施例1、2相比时，杂散振幅的峰值的抑制效果甚少。比较实施例1?3可以想到，为了充分抑制体声波，平坦部25的面积占部分平坦化凹凸面的面积的比例优选为不满90%，例如优选为80%以下。
[0090]本申请以2012年8月17日提出的日本国专利申请第2012-181006号为优先权主张的基础，通过引用将其全部内容包含到本说明书中。
[0091]产业上的利用可能性
[0092]本发明可以用于谐振器、滤波器、卷积器等弹性表面波器件。
【权利要求】
1.一种复合基板， 具有: 压电基板；以及 与所述压电基板直接键合的支持基板， 该复合基板的特征在于， 所述压电基板的接合面以及所述支持基板的接合面中的至少一方是部分平坦化凹凸面，该部分平坦化凹凸面在多个凸部的顶端具有平坦部，通过该平坦部进行所述直接键合。
2.根据权利要求1所述的复合基板，其特征在于， 所述部分平坦化凹凸面中，所述平坦部的轮廓算术平均偏差Ra为Inm以下，所述平坦部以外的部分的轮廓算术平均偏差Ra为IOnm以上。
3.根据权利要求1或2所述的复合基板，其特征在于， 所述平坦部的面积占所述部分平坦化凹凸面的面积的比例为30%以上、80%以下。
4.一种弹性表面波器件,其特征在于， 具有: 权利要求1~3中任一项所述的复合基板；以及 形成于所述压电基板上的可激发弹性表面波的电极。
5.一种复合基板的制造方法`，其是准备好压电基板和支持基板、通过接合面直接键合两基板来制造复合基板的方法，该复合基板的制造方法的特征在于， 包括: Ca)准备好所述压电基板和所述支持基板的工序； (b)将所述压电基板的所述接合面与所述支持基板的所述接合面中的至少一方做成多个凸部的顶端具有平坦部的部分平坦化凹凸面的工序；以及 (C)将所述压电基板的接合面与所述支持基板的接合面直接键合的工序。
6.根据权利要求5所述的复合基板的制造方法，其特征在于， 所述部分平坦化凹凸面的所述平坦部的轮廓算术平均偏差Ra为Inm以下，所述平坦部以外的部分的轮廓算术平均偏差Ra为IOnm以上。
7.根据权利要求5或6所述的复合基板的制造方法，其特征在于， 所述平坦部的面积占所述部分平坦化凹凸面的面积的比例为30%以上、80%以下。
8.根据权利要求5~7中任一项所述的复合基板的制造方法，其特征在于， 所述工序(a)中，当准备所述压电基板和所述支持基板时，关于该压电基板以及该支持基板的至少一方，准备具有作为所述接合面的凹凸面的基板， 所述工序(b )中，通过研磨所述凹凸面，将该凹凸面做成所述部分平坦化凹凸面。
9.根据权利要求8所述的复合基板的制造方法，其特征在于， 所述工序(a)中，准备好通过粗加工所述压电基板和所述支持基板的至少一方的基板的表面而具有作为所述接合面的凹凸面的基板。
10.根据权利要求5~7中任一项所述的复合基板的制造方法，其特征在于， 所述工序(a)中，当准备所述压电基板和所述支持基板时，关于该压电基板以及该支持基板的至少一方，准备具有作为所述接合面的镜面的基板， 所述工序(b)中，通过粗加工至少一个所述镜面，将该镜面做成所述部分平坦化凹凸面。
11.根据权利要求10所述的复合基板的制造方法，其特征在于， 所述工序(a)中，准备好通过研磨所述压电基板和所述支持基板的至少一方的基板的表面而具有作为所述接合面的 镜面的基板。
【文档编号】H03H3/08GK103765773SQ201380002488
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2012年8月17日
【发明者】堀裕二, 服部良祐, 多井知义 申请人:日本碍子株式会社