[發(fā)明專(zhuān)利]復(fù)合基板、表面彈性波器件及復(fù)合基板的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780066532.7
• 申請(qǐng)日: 2017-10-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109891747B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秋山昌次;丹野雅行
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H03H9/25
• 分類(lèi)號(hào): H03H9/25;C01B33/12;H01L21/02;H01L27/12;H03H3/08;H03H9/145
• 代理公司: 北京匯思誠(chéng)業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11444
• 代理人: 龔敏;王剛

本發(fā)明提供一種不需要發(fā)生金屬雜質(zhì)的擴(kuò)散的高溫工藝，散熱性?xún)?yōu)異，并且相對(duì)于高頻的損耗小的基板的制造方法及高熱傳導(dǎo)性基板。本發(fā)明的復(fù)合基板是具有壓電單晶基板、支承基板以及設(shè)置在所述壓電單晶基板與所述支承基板之間的中間層的復(fù)合基板。本發(fā)明的復(fù)合基板的特征在于，中間層為由無(wú)機(jī)材料構(gòu)成的膜，其至少一部分為熱合成二氧化硅。中間層可以沿著復(fù)合基板的接合面分為至少2層，與支承基板相接的第一中間層設(shè)為含有熱合成二氧化硅的層為宜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合基板、表面彈性波器件及復(fù)合基板的制造方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，在以智能手機(jī)為代表的移動(dòng)體通信的市場(chǎng)中，通信量急劇增大。在為了應(yīng)對(duì)該問(wèn)題而增加所需的波段數(shù)的過(guò)程中，各種部件的小型化、高性能化不可避免地逐漸成為必須。作為普通的壓電材料的鉭酸鋰(Lithium?Tantalate：有時(shí)也簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)T)或鈮酸鋰(Lithium?Niobate：有時(shí)也簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)N)被廣泛用作表面彈性波(SAW)器件的材料，這些材料具有大的機(jī)電耦合系數(shù)，可實(shí)現(xiàn)寬頻帶化，但是另一方面，具有如下這樣的問(wèn)題點(diǎn)，即：溫度穩(wěn)定性低，由于溫度變化導(dǎo)致能夠?qū)?yīng)的頻率發(fā)生偏移。這起因于鉭酸鋰、鈮酸鋰具有非常高的熱膨脹系數(shù)。

為了減少該問(wèn)題，提出了在鉭酸鋰(LT)或鈮酸鋰(LN)等壓電單晶貼合藍(lán)寶石、硅(Si)等膨脹系數(shù)小的材料，并通過(guò)磨削等將壓電單晶側(cè)薄化為幾μm～幾十μm的方法。圖1為對(duì)各種材料的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行對(duì)比表示的曲線圖。通過(guò)貼合膨脹系數(shù)小的材料來(lái)抑制壓電單晶的熱膨脹，溫度特性得到改善(例如，參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。

但是，該方法存在如下這樣的問(wèn)題，即：由于將薄的壓電單晶膜層疊于支承基板，從而在反諧振頻帶中產(chǎn)生被稱(chēng)為寄生或紋波的噪聲。該噪聲是由于來(lái)自壓電單晶膜與支承基板的界面反射而產(chǎn)生的。作為例子，圖2示出了由在硅基板上層疊有20μm厚的LT膜的復(fù)合基板制成的諧振器中的反射系數(shù)(S11)的頻譜的實(shí)例。在圖2中，將頻譜的波峰與波谷之差定義為寄生強(qiáng)度(amplitude)。

為了解決該問(wèn)題，提出了幾種方法。例如，在非專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，公開(kāi)了用1000號(hào)的磨削石使LT的貼合面粗糙化，得到算術(shù)平均粗糙度(Ra)為300nm的粗糙度后，通過(guò)粘合劑與支承基板進(jìn)行貼合的方法。但是，在該方法中使用有機(jī)物粘合劑進(jìn)行貼合，從可靠性的觀點(diǎn)出發(fā)存在問(wèn)題。具體而言，預(yù)定在貼合后在基板表面進(jìn)行圖案形成，進(jìn)行切割，將芯片安裝于器件的多個(gè)工序，但是在該過(guò)程中會(huì)反復(fù)進(jìn)行加熱到250～400℃的處理。結(jié)果，構(gòu)成粘合劑的有機(jī)物發(fā)生變質(zhì)，導(dǎo)致貼合基板的壓電晶體膜剝離或產(chǎn)生裂紋這樣的問(wèn)題發(fā)生。

因此，存在如下方法：在形成有凹凸構(gòu)造的壓電單晶基板形成由無(wú)機(jī)材料構(gòu)成的中間層，使得夾著該中間層來(lái)接合支承基板。作為用作中間層的無(wú)機(jī)材料，可例示出SiO_x(1.5≤x≤2.5)、Al₂O₃、AlN、SiN、SiON、Ta₂O₅等。作為形成該中間層的方法的例子，代表性的是CVD法(chemical?vapor?deposition；化學(xué)氣相沉積法)或以濺射法等為代表的PVD法(Physical?vapor?deposition；物理氣相沉積法)等。或者，也能夠采用將有機(jī)硅化合物的溶液涂敷在晶片上，通過(guò)熱處理使其固化而形成SiO₂膜的方法。在通過(guò)這些方法沉積無(wú)機(jī)材料膜之后，需要在一定程度的高溫下進(jìn)行熱處理，使從膜內(nèi)部產(chǎn)生的氣體(逸氣(outgas))枯竭。這是因?yàn)椋绻贿M(jìn)行該處理，則在貼合后的后工序中的加熱處理反復(fù)執(zhí)行的過(guò)程中，在貼合界面附近的沉積膜處產(chǎn)生的氣體成分到達(dá)貼合界面，有可能從貼合界面引起剝離現(xiàn)象。

但是，LT、LN等壓電單晶體存在被稱(chēng)為居里溫度的極化被破壞的上限溫度，為了保持極化狀態(tài)，不能施加這以上的溫度。特別是LT處于600℃附近，即使在該溫度以下進(jìn)行處理也很難將逸氣完全消除，因而關(guān)于剝離難以確保長(zhǎng)期可靠性。