專利名稱：基板、基板的制造方法、saw器件以及器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于SAW器件的基板、用于SAW器件的基板的制造方法、使用基板的 SAW器件、用于不同器件的基板以及使用基板的器件。
背景技術：
在移動電話中包含有所謂SAW濾波器的電子元件，其用于隔斷電信號中的噪聲以及發(fā)送/接收僅僅期望頻率的電信號。SAW(表面聲波)濾波器是指表面波濾波器。在SAW 濾波器中，使用了由具有壓電效應的材料形成的壓電基板。一般而言，使用結合在具有優(yōu)良散熱性能的基板(支撐基板)上的SAW濾波器，該基板用于發(fā)散在使用過程中壓電基板所產生的熱量。
舉例而言，日本專利公開No. 2008-301066(專利文獻1)公開了一種復合基板，該復合基板包括彼此結合在一起的熱膨脹系數(shù)小的支撐基板和SAW濾波器的壓電基板。
例如在日本專利公開No. 2004-343359 (專利文獻2)公開了一種結合壓電基板與支撐基板的方法。具體地說，清洗壓電基板與支撐基板以去除兩個基板的結合表面上的雜質，然后用氧氣或惰性氣體的等離子體、中性束或離子束照射一個或多個結合表面，從而保持雜質被去除并且該一個或多個結合表面的表面層被活化。通過活化的該一個或多個結合表面，壓電基板和支撐基板被結合在一起。
壓電基板因為受到來自輸入電信號的應力而變形。因此，安裝壓電基板的支撐基板必須具有高的強度。出于該原因，例如如FUJITSU SAW濾波器(非專利文獻1)中所述， 一些現(xiàn)有的用于安裝SAW濾波器用的壓電基板的支撐基板由藍寶石制成。
引用文獻列表
專利文獻
PTLl 日本專利公開 No. 2008-301066
PTL2 日本專利公開 No. 2004-343359
非專利文獻
NPLl :"SAW 濾波器”，[Online], 2008 年 6 月[2OO9 年9 月 9 日搜索]于因特 網，<URL :http://jp.fujitsu.com/group/labs/downloads/business/activities/ activities-2/fujitsu-labs-netdev-001. pdf>發(fā)明內容
要解決的技術問題
作為上述各文獻中公開的支撐基板，主要使用藍寶石單晶體基板。然而藍寶石單晶體通常非常昂貴。這導致用于安裝SAW濾波器的由藍寶石制成的基板的制造成本高昂。
盡管藍寶石作為安裝SAW濾波器用的基板具有足夠的強度，但是其具有非常高的硬度，因此所形成的基板有時候容易出現(xiàn)碎裂等損壞。此外，由于硬度高，將藍寶石切割成期望形狀的基板的切割作業(yè)是困難的。因而，切割速度不能得到提高，這進一步導致藍寶石基板的制造成本提高。此外，由于藍寶石具有為單晶體所特有的裂隙特性，藍寶石支撐基板因為壓電基板的變形所施加的應力而破裂的可能性很高。
例如在專利文獻1中，通過粘接劑將支撐基板和壓電基板結合起來。然而為了高度準確地將壓電基板結合于支撐基板，優(yōu)選地利用兩塊基板之間的范德瓦爾斯作用進行結合。
當利用范德瓦爾斯作用將基板結合在一起時，優(yōu)選地結合表面具有優(yōu)良的平面度。因此，優(yōu)選地對支撐基板的結合至壓電基板的結合表面執(zhí)行包括粗拋光、普通拋光和金剛石磨粒拋光在內的三種拋光。然而，即使在用金剛石磨粒對支撐基板的結合表面進行拋光之后，當將該結合表面聯(lián)接至壓電基板的結合表面時，趨于在兩個結合表面之間產生很多空隙，從而導致結合不良。
根據專利文獻2，用離子束或等離子體照射結合表面，從而使該結合表面活化并且形成非晶層，然后將結合表面聯(lián)接在一起。然而，專利文獻2沒有提到結合表面的拋光工序。因此，即使使用該文獻中公開的結合方法，仍然存在因為結合表面的粗糙度或水平差而導致結合不良的可能性。
考慮到上述問題而做出本發(fā)明。本發(fā)明的目的是低成本地提供具有適當強度并且允許通過范德瓦爾斯作用牢固結合到壓電基板上的基板、該基板的制造方法、使用該基板的SAW器件以及器件。
采用的技術方案
根據一方面，本發(fā)明提供一種用于SAW器件并由尖晶石制成的基板。
根據本發(fā)明的基板是用于SAW器件并由尖晶石制成的基板，其中所述基板的一個主表面具有至少2nm且最多Snm的表示水平差的PV值。這里，主表面是指各表面中面積最大的主要表面。
經過潛心研究，本發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)可能使用主要用于光學器件領域的尖晶石來代替藍寶石作為用于安裝諸如上述SAW濾波器等SAW器件的支撐基板。尖晶石的諸如強度等物理特性與藍寶石的包括強度在內的物理特性接近。已經發(fā)現(xiàn)，與由藍寶石制成并用于 SAW器件的支撐基板類似地，實際上可以使用用于SAW器件并由尖晶石制成的支撐基板。舉例而言，由尖晶石制成的SAW器件支撐基板表現(xiàn)出實際上非常良好的強度(楊氏模量)，盡管其強度不如由藍寶石制成的SAW器件支撐基板的強度那么高。此外，尖晶石具有實際上足以散去形成SAW器件的壓電基板所產生的熱量的導熱系數(shù)。
然而，傳統(tǒng)上，對于支撐SAW器件用的基板使用諸如藍寶石等單晶體是技術常識。 對本領域的普通技術人員而言，作為多晶體的尖晶石用作基板材料的候選材料這是不可思議的。有悖于這一常識，本發(fā)明人經過潛心研究并最終發(fā)現(xiàn)尖晶石可以用于SAW器件支撐基板。如果利用尖晶石代替藍寶石制成SAW器件支撐基板(尖晶石支撐基板)，則可以降低基板的制造成本。
此外，經過潛心研究，本發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)表示尖晶石支撐基板的待結合至形成 SAff濾波器等的壓電基板上的結合表面的水平差的PV(峰至谷)值對于結合表面處的結合狀態(tài)具有影響。這里，PV表示表面的橫截面曲線的最高峰與最低谷之間的水平差(不平度)。
如果尖晶石支撐基板的結合表面是平坦的，則當利用范德瓦爾斯作用實現(xiàn)與壓電基板的結合時，可以在該結合表面與壓電基板之間獲得令人滿意的結合。經過潛心研究，本發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)如果由尖晶石制成的基板的結合表面的PV值為至少2nm且最多SnmJlJ 可以獲得與壓電基板的令人滿意的結合。于是，可以利用范德瓦爾斯作用以令人滿意的方式將該基板的待與壓電基板結合的主表面結合至形成壓電基板的壓電材料。
優(yōu)選地，在上述基板中，所述基板的一個主表面具有至少0. Olnm且最多3. Onm的平均粗糙度Ra值。這里，所述主表面是指各表面中面積最大的主要表面。
更優(yōu)選地，在上述基板中，所述基板的一個主表面具有至少0. Olnm且最多0. 5nm 的平均粗糙度Ra值。
由于藍寶石晶體是單晶體，可以容易地加工由藍寶石制成的基板以實現(xiàn)主表面具有良好的平均粗糙度Ra值。另一方面，尖晶石具有多晶體結構，因此它在相鄰晶粒的邊界處通常具有高的表面粗糙度。然而，本發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)通過控制加工方法，即使是使用多晶體尖晶石的基板也可以獲得主表面的平均粗糙度Ra值為至少0. Olnm且最多3. Onm(更優(yōu)選地，O.Olnm至0.5nm)的良好平面度。因此，基板的待結合至壓電基板的主表面可以利用范德瓦爾斯作用令人滿意地結合至形成壓電基板的壓電材料。
從上述內容可知，使用由尖晶石制成的基板的SAW器件與使用藍寶石的現(xiàn)有SAW 器件相比成本更低，而該基板與由藍寶石制成的基板是相當?shù)?，并且具有實際上可用的足夠強度，因此可以實現(xiàn)穩(wěn)定的電信號發(fā)送特性。
本發(fā)明提供一種用于SAW器件并由尖晶石制成的基板的制造方法，所述方法包括如下步驟準備所述基板；以及在所述基板的一個主表面上執(zhí)行化學機械拋光。
通過在基板的一個主表面上執(zhí)行CMP(Chemical Mechanical Polishing，化學機械拋光)可以實現(xiàn)根據本發(fā)明的基板的主表面具有2nm至Snm的PV值以及至少0. Olnm且最多3. Onm(0. Olnm至0. 5nm)的Ra值。因此，如果在由尖晶石制成的支撐基板上執(zhí)行化學機械拋光，則基板可以實現(xiàn)利用范德瓦爾斯作用令人滿意地結合至壓電基板。具體地說，使用由尖晶石制成的基板的器件與使用藍寶石的傳統(tǒng)器件相比成本更低，而該基板與由藍寶石制成的基板是相當?shù)?，并且具有實際上可用的足夠的強度和散熱特性，因此可以實現(xiàn)穩(wěn)定的電信號發(fā)送特性。
使用上述由尖晶石制成的基板的SAW器件與使用藍寶石的傳統(tǒng)SAW器件相比成本更低，而該基板與由藍寶石制成的基板是相當?shù)?，并且具有實際上可用的足夠的強度，因此可以實現(xiàn)穩(wěn)定的電信號發(fā)送特性。
根據另一方面，本發(fā)明提供一種用于器件并由尖晶石制成的基板。這里，例如，所述器件是指除用于便攜電話的SAW濾波器之外的高頻發(fā)送器用的濾波器。由尖晶石制成的基板也可以代替由藍寶石制成的基板作為用于安裝這種器件的基板。具體地說，使用上述由尖晶石制成的基板的器件與使用藍寶石基板的傳統(tǒng)器件相比成本更低，由尖晶石制成的該基板與由藍寶石制成的基板是相當?shù)?，并且具有實際上可用的足夠的強度，因此可以實現(xiàn)穩(wěn)定的電信號發(fā)送特性。
優(yōu)選地，用于SAW器件或其它器件并由尖晶石制成的基板優(yōu)選地應該具有至少 150GPa且最多350GPa的楊氏模量。使用楊氏模量在上述范圍內的尖晶石，可以方便地執(zhí)行形成基板的處理。于是，可以進一步降低制造成本。此外，楊氏模量在上述范圍內的尖晶石具有實際上可接受的強度。
本發(fā)明的有益效果
通過本發(fā)明，可以低成本地提供具有實際上可接受的強度并且實現(xiàn)利用范德瓦爾斯作用令人滿意地結合至如SAW濾波器等壓電基板上的尖晶石支撐基板。通過本發(fā)明，可以低成本地提供具有實際上可接受的強度的用于SAW器件或其它器件并由尖晶石制成的基板。


圖1是示出根據本發(fā)明實施例的基板的外觀的透視圖。
圖2是示出使用圖1所示基板的SAW濾波器的外觀的透視圖。
圖3是示出使用圖1所示基板的BAW濾波器的外觀的透視圖。
圖4是示出沿圖3的線IV，V-IV，V截取的一部分的示例性橫截面的示意性剖視圖。
圖5是示出沿圖3的線IV，V_IV，V截取的一部分的不同于圖4的另一示例性橫截面的示意性剖視圖。
圖6是示出根據本實施例的基板制造方法的流程圖。
圖7是示出根據本實施例的基板拋光方法的流程圖。
具體實施方式
下面將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。
如圖1所示，根據本實施例的基板1是由尖晶石制成的晶片，其主表面Ia具有4 英寸的直徑。舉例而言，使用MgO · HAl2O3(1彡η彡3)作為制成基板1的尖晶石。
基板1可以用作電子器件中散熱用的元件，或者可以用作高頻發(fā)送器的濾波器。 作為選擇，基板1可以用作作為汽車元件的電子器件的基板。此外，基板1可以用作安裝 (結合)壓電基板10用的支撐基板，從而形成SAW濾波器2作為SAW器件，如圖2所示。
圖2所示的基板1是圖1所示基板1的一部分。壓電基板10結合在基板1的主表面Ia上。在壓電基板10的與面對基板1的主表面相反的主表面(圖2中的上主表面) 上形成有金屬薄膜的梳形電極3和4。
例如，假定圖2的電極3是用于輸入聲波信號的電極，電極4是用于輸出聲波信號的電極。電極3由一組電極即第一電極3a和第二電極北組成，電極4由一組電極即第一電極如和第二電極4b組成。在第一電極3a和第二電極北之間施加例如AC電壓，在第一電極如和第二電極4b之間施加例如AC電壓。聲波信號輸入至在第一電極3a和第二電極北之間施加的AC電壓所產生的電流。于是，形成壓電基板10 (其上形成有電極3和4)的晶粒(原子)受到應力，并且因為壓電效應，晶粒彼此靠近或遠離地運動。結果，壓電基板 10的主表面呈波紋狀振動。
然而，如圖2所示，第一電極3a和如以及第二電極北和4b均為梳形。因此，在輸入至電極3的聲波信號中，只有波長與梳型元件3c和3d之間的距離對應的聲波信號諧振并且從輸出側電極4傳播至外部。具體地說，波長與上述波長不同的聲波信號不會從輸出側電極4傳播至外部，而是在SAW濾波器2中被隔斷。因為這種原理，SAff濾波器2用于只將具有期望波長的聲波信號輸出至外部，因而用于隔斷波長與期望波長不同的聲波信號(即噪聲)，從而從輸出信號中去除噪聲。
特別地，當基板1用作圖2所示SAW濾波器的底部基板時，基板1的一個主表面， 具體地說，待結合到壓電基板10上的主表面Ia優(yōu)選地應該通過范德瓦爾斯作用聯(lián)接至形成壓電基板10的晶粒(分子)。更具體地說，形成壓電基板10的材料的分子優(yōu)選地應該通過范德瓦爾斯作用聯(lián)接至形成基板1的尖晶石的分子。利用例如粘接劑難以將壓電基板 10結合至尖晶石制成的基板的主表面la。因此，為了使壓電基板10穩(wěn)定地安裝在尖晶石制成的基板1的主表面Ia上，優(yōu)選地利用范德瓦爾斯作用將壓電基板10牢固地結合至主表面la。
此外，根據本實施例的尖晶石制成的基板1可以用作安裝(結合)BAW(體聲波) 濾波器5用的支撐基板，BAW濾波器5具有安裝(結合)在基板1的主表面Ia上的諧振器 20 (由下電極6、上電極7以及位于中間的壓電膜8組成)，例如如圖3所示。
下電極6和上電極7可以優(yōu)選地由諸如鉬等用于形成電極的公知金屬材料制成。 此外，壓電膜8可以優(yōu)選地由諸如AlN(氮化鋁)或SiO(氧化鋅)等陶瓷材料制成。
如同SAW濾波器2的壓電基板10與基板1的主表面Ia的情況一樣，在BAW濾波器5中，諧振器20的下電極6和基板1的主表面Ia通過范德瓦爾斯作用結合。
舉例而言，BAff濾波器5可以是具有類似圖4所示結構的FBAR(薄膜體聲波諧振器)型器件，或者可以是具有類似圖5所示結構的SMR(固體安裝諧振器)型器件。例如， 圖4所示FBAR型BAW濾波器5是具有空腔9的BAW濾波器，空腔9從主表面Ia形成至預定深度，諧振器20的一部分面對空腔9。圖5所示SMR型BAW濾波器5是具有交替堆疊在基板1上的多個低阻抗層11和高阻抗層12的BAW濾波器。
SAff濾波器2利用表面波(表面聲波)，而BAW濾波器5利用體彈性波并且利用壓電膜8本身的諧振來工作。例如，在圖4所示FBAR型BAW濾波器5中，壓電膜8利用諧振器20下方的空腔9自由振動。在圖5所示SMR型BAW濾波器5中，例如在圖5中從上部傳播到下部的彈性波被作為聲波多層設置在諧振器20下方的低阻抗膜11和高阻抗膜12反射，并且波到達壓電膜8并使壓電膜8振動。
當壓電膜8振動時，只有具有特定波長的聲波信號諧振并從外側電極(例如上電極7)傳播至外部，如SAW濾波器2中的壓電基板10振動的情況一樣。因此，可以消除輸出信號中的噪聲。
為了利用范德瓦爾斯作用使壓電基板10穩(wěn)定地安裝在由尖晶石制成的基板1的主表面Ia上，主表面Ia優(yōu)選地應該具有良好的平面度。具體地說，優(yōu)選地，表示主表面Ia 的水平差(高度差)的PV值為至少2nm且最多8nm。這里，PV是指主表面Ia的尤其是直接結合在壓電基板10的結合表面上的一部分處的PV。
采用2nm至Snm的PV值，主表面Ia趨于具有良好的平面度。因此，作為支撐基板的基板1和壓電基板10可以利用范德瓦爾斯作用牢固而穩(wěn)定地結合在一起，而主表面Ia 用作結合表面。如果要使PV值小于2nm，則需要將主表面Ia加工為具有特別高的平面度， 這涉及到成本的巨大增加。因此，至少2nm表示在合理的成本和合理的加工工時下可以獲得的PV值。出于合理的加工成本以及確保壓電基板10的結合強度的考慮，更優(yōu)選地PV值為至少4nm且最多6nm。這里，PV是指主表面Ia的尤其是直接結合在壓電基板10的結合表面上的一部分處的PV。
此外，基板1的主表面Ia的算術平均粗糙度Ra優(yōu)選地為至少0. Olnm且最多 3. Onm,更優(yōu)選地為至少0. Olnm且最多0. 5nm。采用3. Onm或更小的Ra值，則主表面Ia趨于具有良好的平面度。此外，采用0.5nm或更小的Ra值，則主表面Ia趨于具有更高的平面度。因此，支撐基板1和壓電基板10可以利用范德瓦爾斯作用牢固而穩(wěn)定地結合在一起， 而主表面Ia用作結合表面。
如果要使Ra值小于0. Olnm，則需要將主表面Ia加工為具有特別高的平面度，這涉及到成本的巨大增加。因此，至少0. Olnm表示在合理的成本和合理的加工工時下可以獲得的Ra值。出于合理的加工成本以及確保壓電基板10的結合強度的考慮，上述Ra值優(yōu)選地為至少0. Olnm且最多3. Onm,更優(yōu)選地為至少0. Olnm且最多0. 5nm。
然而，要注意的是，主表面Ia的上述平面度并非總是必需的，這取決于基板的預期用途。例如，當基板用作除SAW濾波器2或BAW濾波器5之外的器件用的基板時，例如該器件為上述用于高頻發(fā)送器的濾波器，就不需要主表面Ia具有上述平面度，
基板1支撐壓電基板10和振動的諧振器20。因此，基板1受到相當大的應力。此外，當壓電基板10工作時，壓電基板10產生熱量，并且熱量傳播至基板1。具體地說，此時在基板1中產生熱應力。因此，基板1優(yōu)選地應該具有相當高的強度。即使當基板1用作除上述SAW濾波器2之外的器件用的基板時，基板1也可能被置于嚴酷的環(huán)境下，因此如基板1用于SAW濾波器2的情況一樣，基板1優(yōu)選地應該具有相當高的強度。
一般而言，具有較高楊氏模量的結構具有較高的強度，具有較低楊氏模量的結構具有較低的強度。因此，為了確保足以承受上述環(huán)境下的使用的高強度，基板1優(yōu)選地應該具有至少150GPa且最多350GPa的楊氏模量。采用150GPa或更高的楊氏模量，則基板1 具有足以承受上述環(huán)境下的使用的強度。此外，一般而言，具有較高楊氏模量的結構具有較高的硬度，具有較低楊氏模量的結構具有較低的硬度。因此，如果基板1的楊氏模量超過 350GPa，則基板1的硬度趨于過高，這導致碎裂的可能性很高。此外，如果基板1的楊氏模量超過350GPa，則基板1的硬度趨于過高并且加工變得困難。因此，出于確保合適的強度以及避免諸如碎裂等缺陷的考慮，優(yōu)選地基板1具有上述范圍內的楊氏模量，特別地，至少 ISOGPa且最多300GPa的楊氏模量是最優(yōu)選的范圍。
接下來描述基板1的制造方法。如圖6的流程圖所示，首先執(zhí)行準備高純度尖晶石粉末的步驟(SlO)。具體地說，這是準備尖晶石粉末作為形成尖晶石基板1的材料的步驟。更具體地說，優(yōu)選地準備化合物分子式由MgO -HAl2O3 (1 ^n ^ 3)表示、平均粒徑為至少0. 1 μ m且最大0. 3 μ m并且純度為99. 5%或更高的尖晶石粉末。
為了準備具有上述組分的尖晶石粉末，優(yōu)選地將MgO (氧化鎂)粉末和Al2O3 (氧化鋁)粉末混合為1 ( Al203/Mg0 ( 3的混合比(摩爾比)。
這里，粉末粒子的粒徑是指當通過激光衍射/散射法采用粒度分布測量方法測量粒子尺寸時，在作為從小粒子尺寸側向大粒子尺寸側增加的粉末體積的總和的累積體積達到50%的部分處的粉末橫截面的直徑的值。粒度分布測量方法具體地說是指一種通過分析射向粉末顆粒的激光束的散射光的散射強度分布來測量粉末顆?；蛄Ｗ拥闹睆降姆椒?。 準備的尖晶石粉末中所包含的多個粉末粒子的粒徑的平均值即為上述平均粒徑。
然后執(zhí)行圖6所示的成型步驟(S20)。具體地說，通過加壓成型或CIP(Cold Isostatic Pressing，冷等靜壓成型法)執(zhí)行成型。更具體地說，首先通過加壓成型然后執(zhí)行CIP來對步驟(SlO)中準備的MgAl2O4(MgC) TIAl2O3)粉末執(zhí)行預成形，以獲得成型體。這里，可以只執(zhí)行加壓成型和CIP中的一者，或者可以執(zhí)行兩者。例如，可以先執(zhí)行加壓成型， 然后執(zhí)行CIP。
對于加壓成型，優(yōu)選地使用至少IOMPa且最多300MPa的壓力，特別地20MPa的壓力。在CIP中，優(yōu)選地使用例如至少160MPa且最多250MPa的壓力，特別地至少180MPa且最多230MPa的壓力。
接下來執(zhí)行圖6所示的燒結步驟(S30)。對于燒結步驟，優(yōu)選地使用真空燒結法或HIP (Hot Isostatic Pressing，熱等靜壓成型法)，在真空燒結法中，對置于真空氛圍的成型體進行燒結，在HIP中，在氬氣氛圍中對成型體進行加壓和燒結?？梢允褂脽釅悍ù嫔鲜龇椒?。這里，可以只執(zhí)行真空燒結法和HIP中的一者，或者可以執(zhí)行多種方法。例如， 可以在真空燒結法之后執(zhí)行HIP。此外，可以在執(zhí)行HIP之后再次執(zhí)行熱處理。
具體地說，在真空燒結法中，將成型體置于真空氛圍中，加熱到至少1600°C且最多 1800°C的溫度，同時施加至少1600MPa且最多1850MPa的壓力，并保持至少1小時且最多3 小時。以這種方式，可以形成密度為95%或更高的燒結體。在HIP中，將燒結體(或未通過熱壓執(zhí)行燒結的成型體)置于氬氣氛圍中，加熱到至少1600°C且最多1900°C的溫度，同時施加至少150MPa且最多250MPa的壓力，并保持至少1小時且最多3小時，從而完成燒結。 通過在上述溫度和壓力下進行燒結，所形成的燒結體的密度趨于滿足最終形成的基板所需的強度(楊氏模量)條件。其原因在于通過壓力導致組分向尖晶石燒結體轉變，并且通過擴散機制消除燒結體中的空隙。
對以上述方式燒結的燒結體執(zhí)行圖6所示的加工步驟(S40)。具體地說，首先通過模切將燒結體切割至期望的(基板的)厚度(切割工序)。于是，完成具有期望厚度的基板1的基體。這里，期望的厚度優(yōu)選地應該考慮最終形成的基板1的厚度以及在后續(xù)步驟中拋光基板1的主表面Ia的裕量來確定。
接下來拋光基板1的基體的主表面。具體地說，這是將基板1的主表面Ia拋光至最終形成為具有平均粗糙度Ra的期望值的步驟。特別地，如果基板1用作SAW濾波器的基板，則優(yōu)選地使主表面Ia拋光至獲得如上所述的PV和Ra的期望值。
如圖7所示，拋光基板1的主表面Ia以獲得優(yōu)良平面度的步驟優(yōu)選地包括順序執(zhí)行的四個拋光階段即粗拋光、普通拋光、利用金剛石磨粒進行拋光以及CMP。具體地說，在作為第一階段(S41)的粗拋光以及作為第二階段(S42)的普通拋光中，利用拋光機對主表面Ia進行鏡面拋光。這里，在粗拋光和普通拋光中，用于拋光的磨粒的粒度標號(count) 是不同的。具體地說，在粗拋光中，優(yōu)選地使用粒度標號為#800至#2000的磨粒的GC研磨機，在普通拋光中，優(yōu)選地使用粒徑為3 μ m至5 μ m的磨粒的金剛石研磨機。
接下來優(yōu)選地使用金剛石磨粒執(zhí)行拋光作為第三階段(S4!3)的精加工工序。金剛石磨粒具有非常高的硬度和非常小(約0.5 μ m至1.0 μ m)的平均粒徑。因此，金剛石磨粒適合用作高精度鏡面精加工用的磨粒。拋光工序例如使用磨粒執(zhí)行10分鐘。在作為第四階段(S44)的化學機械拋光中，使用化學拋光劑和拋光墊，通過化學作用和機械拋光的組合作用研磨掉晶片表面上的凹凸不平并且使其變得平坦。以這種方式，可以使作為多晶體的尖晶石的晶粒邊界處的水平差變得平坦，并且可以使CMP之后主表面Ia的PV值變小。此外，由于通過化學機械拋光(S44)使主表面Ia變平坦，除了 PV之外還可以使Ra值變小。
以這種方式，可以實現(xiàn)如上所述水平差PV為2nm至8nm、平均粗糙度Ra為至少 O.Olnm且最多3.011111(最多0.5歷)的高度平坦的主表面la。因此，可以將特別用于SAW濾波器的基板1令人滿意地利用范德瓦爾斯作用結合至壓電基板10的主表面。
當使用例如用于高頻發(fā)送器的濾波器的由尖晶石制成的基板時，就不需要如上所述SAW濾波器用的尖晶石基板所需的這種高平面度。在該情況下，對于上述三個階段的拋光，優(yōu)選地在第一和第二階段中使用用于形成SAW濾波器用的基板1的磨粒。然而，在第三階段的精加工工序中，典型地執(zhí)行CMP (化學機械拋光)。在該情況下，所形成的基板的主表面的平均粗糙度Ra將是約5nm。如果利用CMP拋光多晶尖晶石制成的基板的主表面，在拋光之后主表面上的晶粒邊界處將留下顯著的凹凸部。相反，如果使用金剛石磨粒執(zhí)行精加工工序，形成尖晶石基板的多晶體結構的晶粒邊界處的凹凸部也可以得到拋光并且變平。 根據上述內容可以理解的是，主表面Ia的平均粗糙度Ra因為使用金剛石磨粒的精加工工序而趨于具有非常好的值。
實例1
將主表面Ia根據本實施例的制造方法拋光的基板1與沒有經歷這種拋光的由尖晶石制成的基板的PV和Ra的值進行比較，檢查與壓電基板的結合狀態(tài)。首先，根據圖6 所示的制造步驟(SlO)至(S30)，形成20個燒結體作為尖晶石基板的雛形。然后，在步驟 (S40)的加工步驟中，拋光燒結體的主表面。具體地說，在這20個燒結體之中，一些僅僅經歷圖7的步驟(S41)至(S43)，剩下的燒結體經歷圖7的全部步驟(S41)至(S44)。
具體地說，在步驟(S40)開始時執(zhí)行的模切步驟中，切割燒結體從而使主表面Ia 趨于具有直徑為IOOmm的大致圓形形狀。然后，在步驟(S41)中，利用磨粒的粒度標號為 800的GC研磨機對主表面Ia拋光20分鐘。然后，在步驟(S4》中，利用單側拋光機使用磨粒的粒度標號為3 μ m至5 μ m的金剛石研磨機對主表面Ia拋光20分鐘。
然后，在步驟(S43)中，利用單側拋光機使用磨粒的粒徑為0.5μπι至Ι.Ομπι的金剛石研磨機對主表面Ia拋光30分鐘。最后，在步驟(S44)中，利用單側拋光機執(zhí)行CMP工序30至60分鐘。
對于通過上述步驟形成的基板1，分別測量步驟(S4!3)之后且步驟(S44)之前的主表面la、以及步驟(S44)之后的主表面Ia的PV和Ra的值。這里，利用AFM(Atomic Force Microscope，原子力顯微鏡)測量PV和Ra的值。測量范圍是主表面Ia上0. 176mmX0. 132mm 的區(qū)域。
此外，利用范德瓦爾斯作用將作為壓電晶片的4英寸LT晶片結合至步驟(S43)之后且CMP步驟(S44)之前的主表面la (在下表1中，示為“CMP之前”)、以及CMP步驟(S44) 之后的主表面la(在下表1中，示為“CMP之后”)。在結合之后，測量在兩者之間的結合表面之間產生的空隙率。測量結果列在下表1中。
表 權利要求
1.一種基板(1)，其用于SAW器件(2)并由尖晶石制成。
2.根據權利要求1所述的基板(1)，其中，所述基板(1)的一個主表面(Ia)具有至少0. Olnm且最多3. Onm的平均粗糙度Ra值。
3.—種SAW器件⑵，其使用根據權利要求1所述的基板⑴。
4.根據權利要求1所述的基板(1)，其中，所述基板(1)具有至少150GI^且最多350GPa的楊氏模量。
5.一種基板(1)，其用于器件并由尖晶石制成。
6.根據權利要求5所述的基板(1)，其中，所述基板(1)具有至少150GI^且最多350GPa的楊氏模量。
7.一種器件，其使用根據權利要求5所述的基板(1)。
8.一種基板(1)，其用于SAW器件⑵并由尖晶石制成，其中，所述基板的一個主表面(Ia)具有至少2nm且最多Snm的水平差PV值。
9.根據權利要求8所述的基板(1)，其中，所述基板(1)的一個主表面(Ia)具有至少0. Olnm且最多0. 5nm的平均粗糙度Ra值。
10.一種用于SAW器件并由尖晶石制成的基板(1)的制造方法，所述方法包括如下步驟準備所述基板(1)；以及在所述基板(1)的一個主表面(Ia)上執(zhí)行化學機械拋光。
11.根據權利要求10所述的基板(1)的制造方法，其中，所述基板(1)的一個主表面(Ia)在執(zhí)行所述化學機械拋光的步驟之后具有至少2nm 且最多8nm的PV值。
12.根據權利要求11所述的基板(1)的制造方法，其中，所述基板(1)的一個主表面(Ia)在執(zhí)行所述化學機械拋光的步驟之后具有至少 0. Olnm且最多0. 5nm的Ra值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基板，可以以低成本使所述基板具有適當強度并且允許牢固結合到壓電基板上。所述基板(1)用于SAW器件并由尖晶石制成，所述基板(1)的一個主表面(1a)的水平差PV值為2nm至8nm。所述基板(1)的一個主表面(1a)的平均粗糙度Ra值優(yōu)選地為0.01nm至3.0nm，更優(yōu)選地為0.01nm至0.5nm。所述尖晶石基板(1)用于SAW器件(2)或其它器件，所述基板(1)的楊氏模量優(yōu)選地為150GPa至350GPa。
文檔編號H03H9/25GK102498667SQ20108004164
公開日2012年6月13日 申請日期2010年9月16日 優(yōu)先權日2009年9月18日
發(fā)明者中山茂, 辻裕 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社