[发明专利]压电性材料基板与支撑基板的接合体以及弹性波元件

说明书

在将由铌酸锂等形成的压电性材料基板与设置有氧化硅层的支撑基板接合时，提高接合体的特性。接合体(8、8A)具备：支撑基板(3)；压电性材料基板(1、1A)，其由选自由铌酸锂、钽酸锂和铌酸锂‑钽酸锂组成的组中的材质形成；以及接合层(7)，其将支撑基板和压电性材料基板接合。接合层(7)的材质为氧化硅。在将接合层(7)分为压电性材料基板侧接合部(7a)和支撑基板侧接合部(7b)时，压电性材料基板侧接合部(7a)中的氮浓度高于支撑基板侧接合部(7b)中的氮浓度。

技术领域

本发明涉及压电性材料基板与支撑基板的接合体、以及弹性波元件。

背景技术

为了实现高性能的半导体元件，广泛使用了由高电阻Si/SiO₂薄膜/Si薄膜构成的SOI基板。在实现SOI基板时，使用了等离子体活化。其原因在于，能够在较低的温度(400℃)下进行接合。为了提高压电器件的特性，提出了类似的由Si/SiO₂薄膜/压电薄膜构成的复合基板(专利文献1)。在专利文献1中，通过离子注入法进行活化后，将由铌酸锂、钽酸锂形成的压电性材料基板和设置有氧化硅层的硅基板接合。

还提出了一种多层结构的过滤器，其在接合界面形成单一或多个介电膜(专利文献2)。但是，针对用于实现钽酸锂/氧化硅/硅的结构的接合技术，几乎没有相关的公知信息。

在专利文献3中记载了通过等离子体活化法将钽酸锂和蓝宝石、陶瓷隔着氧化硅层接合。

在非专利文献1中记载了如下内容：对于钽酸锂基板和设置有氧化硅层的硅基板，持续地照射O₂的RIE(13.56MHz)等离子体和N₂的微波(2.45GHz)等离子体，从而使其接合。

在Si和SiO₂/Si的等离子体活化接合中，在其接合界面处形成Si-O-Si键合，由此可得到充分的接合强度。另外，与此同时Si被氧化成SiO₂，从而平滑度提高，在最外表面上述接合被促进(非专利文献2)。

需要说明的是，在专利文献4所述的弹性表面波元件中，提出了以下方案：通过在压电性材料基板与支撑基板之间设置高声速膜和低声速膜，从而防止弹性表面波的能量漏泄至支撑基板。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：ECS Transactions，3(6)91-98(2006)

非专利文献2：J.Applied Physics 113，094905(2013)

专利文献

专利文献1：日本特开2016-225537

专利文献2：日本专利5910763

专利文献3：日本专利第3774782号

专利文献4：日本专利5713025

发明内容

但是，如现有文献所述，通过离子注入使铌酸锂、钽酸锂基板变薄来制作压电元件的情况下，存在特性低这样的问题。认为其原因在于，结晶性会因离子注入时的损伤而劣化。

另一方面，将铌酸锂、钽酸锂等的压电性材料基板与硅基板上的氧化硅膜接合后，对压电性材料基板进行研磨而使其变薄，在该情况下，能够利用CMP除去加工变质层，因此元件特性不会劣化。但是，当通过研磨加工使压电性材料基板的厚度减小时，所得到的接合体的特性有时会劣化。特别是，已知在将接合体用作弹性波元件的情况下，作为弹性波元件的特性、特别是谐振频率fs下的导纳与反谐振频率fr下的导纳的比率(导纳比)下降。