JP2020010367A - 圧電性材料基板と支持基板との接合体および弾性波素子 - Google Patents
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Abstract
Description
支持基板、
ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムおよびニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウムからなる群より選ばれた材質からなる圧電性材料基板、および
前記支持基板と前記圧電性材料基板とを接合する接合層
を備えている接合体であって、
前記接合層の材質が酸化珪素であり、前記接合層を圧電性材料基板側接合部と支持基板側接合部とに分けたとき、前記圧電性材料基板側接合部における窒素濃度が前記支持基板側接合部における窒素濃度よりも高いことを特徴とする。
支持基板、
ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムおよびニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウムからなる群より選ばれた材質からなる圧電性材料基板、および
前記支持基板と前記圧電性材料基板とを接合する接合層
を備えている接合体であって、
前記接合層の材質が酸化珪素であり、前記接合層を、圧電性材料基板側接合部、支持基板側接合部および前記圧電性材料基板側接合部と前記支持基板側接合部との間の中間部に分けたとき、前記中間部における窒素濃度が、前記圧電性材料基板側接合部における窒素濃度および前記支持基板側接合部における窒素濃度よりも高いことを特徴とする。
前記接合体、および前記圧電性材料基板上に設けられた電極を備えることを特徴とする、弾性波素子に係るものである。
図1〜図3は、本発明の第一の態様に係るものである。
まず、図1(a)に示すように、一対の主面1a、1bを有する圧電性材料基板1を準備する。次いで、図1(b)に示すように、圧電性材料基板1の接合面1aに対して矢印Aのようにプラズマを照射し、表面活性化された接合面5を得る。
1000以下であることが好ましい。
まず、図4(a)に示すように、一対の主面1a、1bを有する圧電性材料基板1を準備する。次いで、図4(b)に示すように、圧電性材料基板1の一方の主面1a上に酸化珪素膜12を成膜する。次いで、図4(c)に示すように、酸化珪素膜12の接合面12aに対して矢印Aのようにプラズマを照射し、表面活性化された接合面13を得る。
実際上の観点からは、1000以下であることが更に好ましい。
支持基板3の材質は特に限定されないが、好ましくは、シリコン、水晶、サイアロン、ムライト、サファイアおよび透光性アルミナからなる群より選ばれた材質からなる。これによって、弾性波素子11、21の周波数の温度特性を一層改善することができる。
表面活性化時の圧力は、100Pa以下が好ましく、80Pa以下が更に好ましい。また、雰囲気は窒素のみであって良く、酸素のみであってよいが、窒素、酸素の混合物であってもよい。
プラズマ処理した基板の接合面5と接合面6同士、又は、接合面13と接合面6同士を室温で互いに接触させる。このとき真空中で処理してもよいが、より好ましくは大気中で接触させる。こうすることで、プラズマ処理で酸化珪素中に取り込まれた窒素、炭素、フッ素の分布を保ったままの接合基板を実現することができる。
弾性波素子11、21としては、弾性表面波デバイスやラム波素子、薄膜共振子(FBAR)などが知られている。例えば、弾性表面波デバイスは、圧電性材料基板の表面に、弾性表面波を励振する入力側のIDT(Interdigital Transducer)電極(櫛形電極、すだれ状電極ともいう)と弾性表面波を受信する出力側のIDT電極とを設けたものである。入力側のIDT電極に高周波信号を印加すると、電極間に電界が発生し、弾性表面波が励振されて圧電性材料基板上を伝搬していく。そして、伝搬方向に設けられた出力側のIDT電極から、伝搬された弾性表面波を電気信号として取り出すことができる。
図1〜図3を参照しつつ説明した方法に従い、図3(c)に示す弾性波素子11を作製した。
実施例A1において、窒素プラズマの代わりに窒素ガス80%、酸素ガス20%とした混合ガスのプラズマを用いた。ガス組成を変更するにあたり、RFの反射電力が最小となるようにマッチングは適宜変更した。その他は実施例A1と同様に実験を行った。
実施例A1と同様にして、各接合体およびSAW素子を作成し、実施例A1と同様の測定を行った。ただし、酸化珪素膜は圧電性材料基板1上に成膜し、支持基板3側には成膜しなかった。また、酸化珪素膜の表面活性化と支持基板3の表面活性化を行い、酸化珪素膜と支持基板3の活性化面を窒素プラズマ照射によって直接接合した。
実施例A1において、圧電性材料基板の材質を128YカットX伝搬ニオブ酸リチウムに変更した。この結果、実施例A1と同様の結果が得られた。
図2、図4、図5を参照しつつ説明した方法に従い、図5(c)に示す弾性波素子21を作製した。
実施例C1において、窒素プラズマの代わりに窒素ガス80%、酸素ガス20%とした混合ガスのプラズマを用いた。その他は実施例C1と同様に実験を行った。
実施例C1と同様にして、各接合体および弾性波素子(SAW素子)を作成し、実施例C1と同様の測定を行った。ただし、酸化珪素膜は圧電性材料基板上に成膜し、支持基板側には成膜しなかった。また、酸化珪素膜の表面活性化と支持基板の表面活性化を行い、酸化珪素膜と支持基板の活性化面を窒素プラズマ照射によって直接接合した。
実施例C1において、圧電性材料基板1の材質をニオブ酸リチウムに変更した。この結果、実施例C1と同様の結果が得られた。
支持基板、
ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムおよびニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウムからなる群より選ばれた材質からなる圧電性材料基板、および
前記支持基板と前記圧電性材料基板とを接合する接合層
を備えている接合体に係る。
Claims (8)
- 支持基板、
ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムおよびニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウムからなる群より選ばれた材質からなる圧電性材料基板、および
前記支持基板と前記圧電性材料基板とを接合する接合層
を備えている接合体であって、
前記接合層の材質が酸化珪素であり、前記接合層を圧電性材料基板側接合部と支持基板側接合部とに分けたとき、前記圧電性材料基板側接合部における窒素濃度が前記支持基板側接合部における窒素濃度よりも高いことを特徴とする、接合体。 - 前記圧電性材料基板側接合部における炭素濃度が前記支持基板側接合部における炭素濃度よりも高いことを特徴とする、請求項1記載の接合体。
- 前記圧電性材料基板側接合部におけるフッ素濃度が前記支持基板側接合部におけるフッ素濃度よりも高いことを特徴とする、請求項1または2記載の接合体。
- 前記圧電性材料基板の厚さが4.0μm以下であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つの請求項に記載の接合体。
- 支持基板、
ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムおよびニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウムからなる群より選ばれた材質からなる圧電性材料基板、および
前記支持基板と前記圧電性材料基板とを接合する接合層
を備えている接合体であって、
前記接合層の材質が酸化珪素であり、前記接合層を、圧電性材料基板側接合部、支持基板側接合部および前記圧電性材料基板側接合部と前記支持基板側接合部との間の中間部に分けたとき、前記中間部における窒素濃度が、前記圧電性材料基板側接合部における窒素濃度および前記支持基板側接合部における窒素濃度よりも高いことを特徴とする、接合体。 - 前記中間部における炭素濃度が、前記圧電性材料基板側接合部における炭素濃度および前記支持基板側接合部における炭素濃度よりも高いことを特徴とする、請求項5記載の接合体。
- 前記中間部におけるフッ素濃度が、前記圧電性材料基板側接合部におけるフッ素濃度および前記支持基板側接合部におけるフッ素濃度よりも高いことを特徴とする、請求項5または6記載の接合体。
- 前記圧電性材料基板の厚さが4.0μm以下であることを特徴とする、請求項5〜7のいずれか一つの請求項に記載の接合体。
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