[0001] 本发明关于复合基板。

[0002] 弹性表面波元件（SAW元件）被广泛用作手机等通信机器中的带通滤波器。此种SAW元件，使用例如，钽酸锂（LT）和铌酸锂（LN）等的压电基板与蓝宝石和硅等的支承基板相接合而成的复合基板而制作。LT和LN等的压电基板，由于机电耦合系数大，因此对实现宽带的滤波器特性是有利的，但存在温度稳定性差的缺点。另一方面，蓝宝石和硅等的支承基板，虽然温度稳定性良好，但存在机电耦合系数小的缺点。对此，将两者接合的复合基板，具有较大的机电耦合系数和良好的温度稳定性的优点。

[0003] 专利文献1中，作为此种复合基板，公开了通过惰性气体或氧离子束、中和束或等离子体令压电基板与支承基板的接合面活性化后，将两基板在常温下或100℃以下的加热处理下接合而成的复合基板。此外也公开有，接合后，通过实施200℃以下的较低温的退火处理，令两基板间的接合强度进一步提升。另外还公开有，通过Ar原子的照射束令两基板的接合面活性化后将两基板的接合面相互贴合的话，则形成基板间具有非晶层的复合基板。此种基板间具有非晶层的复合基板，在专利文献2中也有公开。现有技术文献
专利文献

[0004] 【专利文献1】日本专利特开2004-343359号公报【专利文献2】日本专利特开2005-252550号公报

[0022]【实施例】[实施例1]
准备两面为镜面的厚度230μm的LT基板、和两面为镜面的厚度250μm的Si基板。作为LT基板，使用以弹性表面波的传播方向的X轴为中心、从Y轴向Z轴旋转42°的42°旋转Y切割X传播LT基板（42°Y-X LT）。将各个基板的接合面洗净去除表面脏污后，导入真-6
空腔。在10 Pa左右的真空中，向各个基板的接合面照射70sec的高速Ar中性原子束（加速电压1kV，Ar流量60sccm）。照射后，直接放置10分钟，将各基板冷却到26～28℃。然后令LT基板的束照射面与Si基板的束照射面接触后，以4.90kN加压2分钟，接合两基板。
接合后，将LT基板研磨加工至厚度为30μm，然后以260℃进行退火，得到复合基板。

[0023] 切断该复合基板，用TEM（透射电子显微镜）观察截面。其结果如图1所示。图1中非晶层的厚度为7nm。非晶层从LT基板向着Si基板，具有第1层、第2层、第3层。此外，第3层比第1层及第2层厚。以EDX对LT基板、构成非晶层的第1～第3层及Si基板进行组成分析、元素分析。组成分析的结果如图2～图6所示。图2～图6中，“点n”（n为1～5的整数）表示图1的“*n”的位置。在这点上后述的表1也相同。从组成分析的结果可明确，第1～第3层均检出了Ar。另外，图2～图6中的Mo的峰值来自于试样架。此外，元素分析的结果如表1所示。从表1可以明确，Ar原子在第1层中含有5atm%，第2层中含有9atm%，第3层中含有3atm%。此外，Fe原子均未检出。另外，非晶层整体中含有Ar原子8atm%。此外，将从复合基板切下的2mm见方的小片在热板上加热。从室温开始徐徐加热，加热至超过300℃，也没有发现裂纹、剥落等破损。由于热板难以再加热至更高的温度，因此将小片投入急速退火炉内急速加热至400℃。从炉中取出时，没有发现小片有任何破损。

[0024] 【表1】

[0025] [实施例2]除了照射20sec的高速Ar中性原子束以外，与实施例1同样地制作复合基板，将其部分切断，用TEM观察截面。其结果是，非晶层的厚度为约4nm。非晶层从LT基板向着Si基板，具有第1层、第2层、第3层。第3层比第1层和第2层厚。以EDX对LT基板、构成非晶层的第1～第3层及Si基板进行组成分析、元素分析。组成分析的结果是，第1～第3层均检出了Ar。此外，元素分析的结果是，Ar原子在第1层中含有1.5atm%，第2层中含有
3.9atm%，第3层中含有0.7atm%。此外，Fe原子均未检出。另外，非晶层整体中含有Ar原子3.0atm%。第1层比第2层及第3层含有更多的构成压电基板的元素（Ta），第3层比第1层及第2层含有更多的构成支承基板的元素（Si）。此外，与实施例1同样地将2mm见方的小片在热板上加热，400℃后不久LT基板剥离。

[0026] [实施例3]除了照射265sec的高速Ar中性原子束以外，与实施例1同样地制作复合基板，将其部分切断，用TEM观察截面。其结果是，非晶层的厚度为约12nm。非晶层从LT基板向着Si基板，具有第1层、第2层、第3层。第3层比第1层和第2层厚。以EDX对LT基板、构成非晶层的第1～第3层及Si基板进行组成分析、元素分析。组成分析的结果是，第1～第3层均检出了Ar。此外，元素分析的结果是，Ar原子在第1层中含有10.8atm%，第2层中含有16.3atm%，第3层中含有8.4atm%。此外，Fe原子均未检出。另外，非晶层整体中含有Ar原子14atm%。第1层比第2层及第3层含有更多的构成压电基板的元素（Ta），第3层比第
1层及第2层含有更多的构成支承基板的元素（Si）。此外，与实施例1同样地将2mm见方的小片在热板上加热，400℃后不久LT基板剥离。

[0027] [实施例4]除了照射Ar离子束代替Ar中性原子束以外，与实施例1同样地将其部分切断，用TEM观察截面。其结果是，非晶层的厚度为8nm。非晶层从LT基板向着Si基板，具有第1层、第2层。以EDX对LT基板、构成非晶层的第1层、第2层及Si基板进行组成分析、元素分析。组成分析的结果是，第1层、第2层均检出了Ar。此外，元素分析的结果是，Ar原子在第1层中含有3atm%，第2层中含有4atm%。此外，Fe原子均未检出。另外，非晶层整体中含有Ar原子5atm%。此外，将从该复合基板切下的2mm见方的小片在热板上加热，350℃下LT基板剥离。

[0028] [实施例5]除了用LN基板替代LT基板以外，与实施例1同样地制作复合基板，将其部分切断，用TEM观察截面。其结果是，非晶层的厚度为约5nm。非晶层从LN基板向着Si基板，具有第1层、第2层、第3层。第3层比第1层和第2层厚。以EDX对LN基板、构成非晶层的第1～第3层及Si基板进行组成分析、元素分析。组成分析的结果是，第1～第3层均检出了Ar。
此外，元素分析的结果是，Ar原子在第1层中含有3.1atm%，第2层中含有6.3atm%，第3层中含有1.6atm%。此外，Fe原子均未检出。另外，非晶层整体中含有Ar原子5.4atm%。第1层比第2层及第3层含有更多的构成压电基板的元素（Nb），第3层比第1层及第2层含有更多的构成支承基板的元素（Si）。此外，与实施例1同样地将2mm见方的小片在热板上加热，400℃后不久LN基板剥离。

[0029] [比较例1]除了照射15sec的高速Ar中性原子束以外，与实施例1同样地制作复合基板，将其部分切断，用TEM观察截面。其结果是，非晶层的厚度为约2.5nm。非晶层从LT基板向着Si基板，具有第1层、第2层、第3层。第3层比第1层和第2层厚。以EDX对LT基板、构成非晶层的第1～第3层及Si基板进行组成分析、元素分析。组成分析的结果是，第1～第
3层均检出了Ar。此外，元素分析的结果是，Ar原子在第1层中含有1atm%，第2层中含有
3atm%，第3层中含有0.4atm%。此外，Fe原子均未检出。另外，非晶层整体中含有Ar原子
2atm%。此外，与实施例1同样地将2mm见方的小片在热板上加热，300℃后不久LT基板剥离。

[0030] [比较例2]除了照射600sec的高速Ar中性原子束以外，与实施例1同样地制作复合基板，将其部分切断，用TEM观察截面。其结果是，非晶层的厚度为约15nm。非晶层从LT基板向着Si基板，具有第1层、第2层、第3层。第3层比第1层和第2层厚。以EDX对LT基板、构成非晶层的第1～第3层及Si基板进行组成分析、元素分析。组成分析的结果是，第1～第3层均检出了Ar。此外，元素分析的结果是，Ar原子在第1层中含有15atm%，第2层中含有
21atm%，第3层中含有13atm%。此外，Fe原子均未检出。另外，非晶层整体中含有Ar原子
18atm%。此外，与实施例1同样地将2mm见方的小片在热板上加热，300℃后不久LT基板剥离。

[0031] [比较例3]获取LT基板与Si基板介由2层的非晶层接合而成的复合基板，与实施例1同样地将其部分切断，用TEM观察截面。其结果如图7所示。图7中非晶层的厚度为5nm。非晶层从LT基板向着Si基板，具有第1层、第2层。以EDX对LT基板、构成非晶层的第1层、第2层及Si基板进行组成分析、元素分析。组成分析的结果如图8～图11所示。如组成分析的结果所明确的，第1层、第2层均检出了Ar。此外，元素分析的结果如表2所示。如表2所明确，Ar原子在第1层中含有1atm%，第2层中含有2atm%。此外，Fe原子均未检出。另外，非晶层整体中含有Ar原子2atm%。此外，将从该复合基板切下的2mm见方的小片在热板上加热，280℃下LT基板剥离。

[0032] 【表2】

[0033] 另外，对Ar中性原子束的照射时间进行种种变更，制作复合基板，从制作的复合基板切下2mm见方的小片，在热板上加热可知，为了确保耐热性超过比较例1～3，令非晶层整体的Ar量为3atm%～10atm%是有效的，另外，使非晶层的厚度为4nm～12nm的话，可以确保400℃以上的耐热性。此外可知，非晶层整体的Ar量为3atm%～14atm%的范围，也可确保耐热性超过比较例1～3。此外，任一复合基板的非晶层，从LT基板向着Si基板，具有第1层、第2层、第3层，第3层比第1层和第2层厚。此外，Ar原子的atm%，第2层比第1层和第3层高。另外，使用Ar离子束代替Ar中性原子束时，来自真空腔的Fe在非晶层中混入了30atm%以上。此外，非晶层分2层形成。

[0034] [接合强度的评价]评价实施例1～5及比较例1～3中，压电基板与支承基板接合而成的贴合基板（研磨加工前的）的接合强度。接合强度根据以下所示裂纹张开法（参照图12）评价。在贴合基板的压电基板与支承基板的接合界面，插入厚度（tb）为100μm的刀片，令两基板的外周部机械剥离。测定从刀片尖端至最远剥离处为止的距离（L），使用下式算出表面能（γ），以此作为接合强度。此外，将实施例1中的研磨加工前的贴合基板进行80℃、72小时加热（退火），以此作为实施例6的贴合基板。该实施例6的贴合基板的接合强度也用相同的方法评价。
另外，对于1个贴合基板，在多处测定接合强度。其结果如表3所示。如表3明确可知，实施例1～5较之于比较例1～3的接合强度高，特别是实施例1～3、5的接合强度高。此外可知，实施例6的接合强度比实施例1更高。

[0035] 【数1】

[0036] γ：表面能L：从刀片尖端至最远剥离处为止的距离
tw1：压电基板的厚度
tw2：支承基板的厚度
E1：压电基板的杨氏模量
E2：支承基板的杨氏模量
tb：刀片的厚度

[0037] 【表3】贴合基板 接合强度（J/m2）
实施例1 0.9以上、不足1.5
实施例2 0.9以上、不足1.5
实施例3 0.9以上、不足1.5
实施例4 0.9以上、不足1.1
实施例5 0.9以上、不足1.5
实施例6 1.5以上
比较例1 0.5以上、不足0.9
比较例2 0.5以上、不足0.9
比较例3 0.5以下

[0038] 本申请以2012年11月14日申请的日本国专利申请第2012-250071号为优先权主张的基础，通过引用，其内容全部包含于本说明书。工业可利用性

[0039] 本发明可利用于SAW元件等弹性波设备。