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JP2010089993A - Method for joining two members, and joined body - Google Patents

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JP2010089993A
JP2010089993A JP2008261607A JP2008261607A JP2010089993A JP 2010089993 A JP2010089993 A JP 2010089993A JP 2008261607 A JP2008261607 A JP 2008261607A JP 2008261607 A JP2008261607 A JP 2008261607A JP 2010089993 A JP2010089993 A JP 2010089993A
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sio
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JP2008261607A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukihisa Osugi
幸久 大杉
Masahiro Sakai
正宏 坂井
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NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for obtaining a joined body of two members which is stable with the lapse of time. <P>SOLUTION: An SiO<SB>2</SB>thin film is grown on the joining face of a first member so as to be a thickness of 10 nm to 10 μm by a suitable thin film forming means, then, the SiO<SB>2</SB>thin film is immersed into an acid solution or an alkali solution, and, in the acid solution or alkali solution, the surface of the SiO<SB>2</SB>thin film is pasted with a second base material so as to form a pasted body. Thereafter, the pasted body is held at a prescribed temperature under prescribed atmospheric pressure for a prescribed time. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、同種又は異種の2つの部材の接合体を形成する技術、特に、同種または異種の2つの平板状部材の接合体を形成する技術に関する。   The present invention relates to a technique for forming a joined body of two members of the same kind or different kinds, and particularly to a technique for forming a joined body of two flat members of the same kind or different kinds.

同種又は異種の2つの部材を接合する場合、接合対象とされる部材の種類に応じて適切な手法が選択される。例えば、フルオレン骨格を有するエポキシあるいはアクリレート樹脂組成物からなる接着剤を接着層の形成に用いることで、厚みが10μm以下という薄層の基材と他の基材との接合体を得る手法(例えば、特許文献1参照)や、バルクのガラスあるいは他の素材にバルクガラスを直接にアルカリ接合する手法(例えば、特許文献2)などが公知である。   When two members of the same type or different types are joined, an appropriate method is selected according to the type of member to be joined. For example, by using an adhesive made of an epoxy or acrylate resin composition having a fluorene skeleton for forming an adhesive layer, a method of obtaining a joined body of a thin base material having a thickness of 10 μm or less and another base material (for example, Patent Document 1), and a technique (for example, Patent Document 2) in which bulk glass is directly alkali-bonded to bulk glass or other materials are known.

また、電極膜、および指示膜を形成した圧電性セラミックス基板の成膜面を、接着剤によってもう一方の圧電性セラミック基板と貼り合わせる工程を含む、圧電薄膜デバイスの製造方法も公知である(例えば、特許文献3参照)。   Also known is a method for manufacturing a piezoelectric thin film device, which includes a step of bonding a film-forming surface of a piezoelectric ceramic substrate on which an electrode film and an indicator film are formed with another piezoelectric ceramic substrate with an adhesive (for example, And Patent Document 3).

特開2002−337274号公報JP 2002-337274 A 特開2007−63055号公報JP 2007-63055 A 特開2007−228319号公報JP 2007-228319 A

特許文献1には、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)およびタンタル酸リチウム(LiTaO3)の基材同士を接合する場合が開示されている。 Patent Document 1 discloses a case where base materials of lithium niobate (LiNbO 3 ) and lithium tantalate (LiTaO 3 ) are joined together.

また、特許文献3には、圧電性セラミックス基板として、水晶(SiO2)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、四ホウ酸リチウム(Li247)、酸化亜鉛(ZnO)、ニオブ酸カリウム(KNbO3)、ランガサイト(La3Ga3SiO14)などが例示され、デバイス製造過程において、一方の基板の薄膜形成面に他方の基板をエポキシ接着剤やアクリル接着剤にて貼り合わせる旨が述べられている。 In Patent Document 3, as a piezoelectric ceramic substrate, quartz (SiO 2 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 7 ), oxidation Examples include zinc (ZnO), potassium niobate (KNbO 3 ), and langasite (La 3 Ga 3 SiO 14 ). In the device manufacturing process, the other substrate is attached to the thin film forming surface of one substrate with an epoxy adhesive or acrylic. It is stated that they are bonded together with an adhesive.

しかしながら、特許文献1や特許文献3に開示のように接着剤にて貼り合わせを行った場合、接着剤にて形成された接着層の厚みは必ずしも均一とはならず、接着面の面内方向に分布を持ち得る。係る厚み分布の存在は、特許文献3に開示されているような機能デバイスに、不要な電界分布、誘電率分布、振動数分布などを生じさせ、デバイス特性を劣化させる要因となり、好ましくない。   However, when bonding is performed with an adhesive as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 3, the thickness of the adhesive layer formed with the adhesive is not necessarily uniform, and the in-plane direction of the adhesive surface Can have a distribution. The existence of such a thickness distribution is not preferable because it causes an unnecessary electric field distribution, dielectric constant distribution, frequency distribution, and the like in a functional device as disclosed in Patent Document 3, and causes deterioration in device characteristics.

一方、特許文献2に開示されているのは、少なくともマイクロチップを形成しうる程度のサイズを有するバルクのガラスを他の部材と接合する手法であり、双方がバルクのガラスではない2つの部材の接合、および間に接合層を介在させて接合体を形成する態様に関しては、特許文献2には何ら開示されてはいない。   On the other hand, Patent Document 2 discloses a method of joining a bulk glass having a size at least enough to form a microchip to another member, and two members that are not bulk glass. Patent Document 2 discloses nothing about the bonding and the mode of forming a bonded body with a bonding layer interposed therebetween.

また、2つの部材を接合することによって接合体を形成した場合、一般的・普遍的要請として、その接合が経時的に安定であることが望まれる。なお、特許文献2に開示の方法で作製したガラス接合体については、時間が経過するにつれて、経時劣化が生じることが、本発明の発明者によって確認されている。具体的には、接合強度が低下しはく離しやすくなること、および保管温度が高いほど接合強度の低下とはく離とが起こりやすいことが、確認されている。   Further, when a joined body is formed by joining two members, it is desired that the joining is stable over time as a general and universal requirement. In addition, it has been confirmed by the inventor of the present invention that the glass bonded body manufactured by the method disclosed in Patent Document 2 deteriorates with time as time passes. Specifically, it has been confirmed that the bonding strength decreases and is easily peeled off, and that the higher the storage temperature, the lower the bonding strength and the easier the peeling.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、経時的に安定な2つの部材の接合体を得る技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a technique for obtaining a joined body of two members that is stable over time.

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、2つの部材を接合する方法であって、第1の部材の接合面上にSiO2薄膜を成長させるSiO2薄膜形成工程と、前記SiO2薄膜を酸溶液またはアルカリ溶液中に浸漬させる浸漬工程と、前記酸溶液またはアルカリ溶液中で、SiO2薄膜の表面に第2の基材を貼り合わせて貼り合わせ体を形成する貼り合わせ工程と、前記貼り合わせ体を所定の温度および雰囲気圧力にて保持する保持工程と、を備えることを特徴とする。 To solve the above problems, a first aspect of the invention, a method of joining two members, and SiO 2 thin film formation step of growing a SiO 2 thin film on the bonding surface of the first member, said SiO 2 A dipping step of immersing the thin film in an acid solution or an alkali solution, a laminating step of laminating a second substrate on the surface of the SiO 2 thin film in the acid solution or alkaline solution, and forming a bonded body; A holding step of holding the bonded body at a predetermined temperature and atmospheric pressure.

請求項2の発明は、請求項1に記載の接合方法であって、前記SiO2薄膜が結晶性薄膜である、ことを特徴とする。 A second aspect of the present invention is the bonding method according to the first aspect, wherein the SiO 2 thin film is a crystalline thin film.

請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載の接合方法であって、前記SiO2薄膜が10nm以上10μm以下の厚みに形成される、ことを特徴とする。 A third aspect of the invention is the bonding method according to the first or second aspect, wherein the SiO 2 thin film is formed to a thickness of 10 nm or more and 10 μm or less.

請求項4の発明は、請求項3に記載の接合方法であって、前記SiO2薄膜が100nm以上1μm以下の厚みに形成される、ことを特徴とする。 A fourth aspect of the present invention is the bonding method according to the third aspect, wherein the SiO 2 thin film is formed to a thickness of 100 nm to 1 μm.

請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の接合方法であって、前記第1の部材の前記接合面上に金属薄膜層が形成されてなり、前記SiO2薄膜形成工程においては、前記金属薄膜層の上に前記SiO2薄膜を形成する、ことを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the bonding method according to any one of claims 1 to 4, wherein a metal thin film layer is formed on the bonding surface of the first member, and the SiO 2 thin film is formed. In the forming step, the SiO 2 thin film is formed on the metal thin film layer.

請求項6の発明は、請求項5に記載の接合方法であって、前記金属薄膜層がパターニングされてなり、前記SiO2薄膜形成工程においては、前記金属薄膜層の非形成部分を含め前記第1の部材の前記接合面上に前記SiO2薄膜を形成する、ことを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the bonding method according to the fifth aspect, wherein the metal thin film layer is patterned, and the SiO 2 thin film forming step includes the non-formation portion of the metal thin film layer. The SiO 2 thin film is formed on the joint surface of one member.

請求項7の発明は、請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の接合方法であって、前記第1と第2の部材の少なくとも一方が平板状部材である、ことを特徴とする。   A seventh aspect of the present invention is the joining method according to any one of the first to sixth aspects, wherein at least one of the first and second members is a flat plate member.

請求項8の発明は、請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の接合方法であって、前記第1と第2の部材の少なくとも一方が、セラミックス単結晶基板、ガラス基板、あるいはシリコン単結晶基板のいずれかである、ことを特徴とする。   The invention of claim 8 is the bonding method according to any one of claims 1 to 7, wherein at least one of the first and second members is a ceramic single crystal substrate, a glass substrate, or a silicon single piece. It is one of crystal substrates.

請求項9の発明は、2つの部材が接合層によって接合された接合体であって、前記接合層が第1の部材の接合面上に成長したSiO2薄膜であり、第2の部材の接合面と前記SiO2薄膜とが直接接合されてなる、ことを特徴とする。 The invention of claim 9 is a joined body in which two members are joined by a joining layer, wherein the joining layer is a SiO 2 thin film grown on the joining surface of the first member, and the joining of the second member The surface and the SiO 2 thin film are directly bonded to each other.

請求項10の発明は、請求項9に記載の接合体であって、前記SiO2薄膜が結晶性薄膜である、ことを特徴とする。 A tenth aspect of the present invention is the joined body according to the ninth aspect, wherein the SiO 2 thin film is a crystalline thin film.

請求項11の発明は、請求項9または請求項10に記載の接合体であって、前記SiO2薄膜が10nm以上10μm以下の厚みに形成されてなる、ことを特徴とする。 An eleventh aspect of the invention is the bonded body according to the ninth or tenth aspect, wherein the SiO 2 thin film is formed to a thickness of 10 nm to 10 μm.

請求項12の発明は、請求項11に記載の接合体であって、前記SiO2薄膜が100nm以上1μm以下の厚みに形成されてなる、ことを特徴とする。 A twelfth aspect of the invention is the bonded body according to the eleventh aspect, wherein the SiO 2 thin film is formed to a thickness of 100 nm to 1 μm.

請求項13の発明は、請求項9ないし請求項12のいずれかに記載の接合体であって、前記第1の部材の前記一主面上に金属薄膜層が形成されてなり、前記金属薄膜層の上に前記SiO2薄膜が形成されてなる、ことを特徴とする。 A thirteenth aspect of the present invention is the joined body according to any one of the ninth to twelfth aspects, wherein a metal thin film layer is formed on the one main surface of the first member, and the metal thin film The SiO 2 thin film is formed on the layer.

請求項14の発明は、請求項13に記載の接合体であって、前記金属薄膜層がパターニングされてなり、前記金属薄膜層の非形成部分を含め前記第1の部材の前記一主面上に前記SiO2薄膜が形成されてなる、ことを特徴とする。 The invention according to claim 14 is the joined body according to claim 13, wherein the metal thin film layer is patterned, and the first main surface of the first member including a non-formed portion of the metal thin film layer is formed. The SiO 2 thin film is formed on the substrate.

請求項15の発明は、請求項9ないし請求項14のいずれかに記載の接合体であって、前記第1と第2の部材の少なくとも一方が平板状部材である、ことを特徴とする。   A fifteenth aspect of the invention is the joined body according to any one of the ninth to fourteenth aspects, wherein at least one of the first member and the second member is a flat plate member.

請求項16の発明は、請求項9ないし請求項15のいずれかに記載の接合体であって、前記第1と第2の部材の少なくとも一方が、セラミックス単結晶基板、ガラス基板、あるいはシリコン単結晶基板のいずれかである、ことを特徴とする。   A sixteenth aspect of the invention is the joined body according to any one of the ninth to fifteenth aspects, wherein at least one of the first and second members is a ceramic single crystal substrate, a glass substrate, or a silicon single piece. It is one of crystal substrates.

請求項17の発明は、2つの部材の接合体が、請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の接合方法によって作製されたことを特徴とする。   The invention of claim 17 is characterized in that a joined body of two members is produced by the joining method according to any one of claims 1 to 8.

請求項1ないし請求項17の発明によれば、同種または異種の2つの部材の接合体を形成する場合に、両者を接合する接合層としてのSiO2薄膜を薄膜形成法により一方の部材の接合面上に形成するとともに、他方の部材とSiO2膜とを直接接合することにより、接合強度の経時的安定性に優れた接合体を得ることができる。 According to the inventions of claims 1 to 17, when a joined body of two members of the same kind or different kinds is formed, the SiO 2 thin film as a joining layer for joining the two members is joined to one member by a thin film forming method. While being formed on the surface, the other member and the SiO 2 film are directly bonded to each other, whereby a bonded body having excellent bonding strength over time can be obtained.

<第1の実施の形態>
<接合体の構成および作製方法>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る方法にて作製される接合体10Aの構造を示す断面図である。なお、図1および以降の図における基材や接合層の大きさの比率は、実際のものを反映したものではない。
<First Embodiment>
<Structure and production method of joined body>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a joined body 10A produced by the method according to the first embodiment of the present invention. Note that the ratios of the sizes of the base material and the bonding layer in FIG. 1 and the subsequent drawings do not reflect actual ones.

図1に示す接合体10Aは、いずれも平板状部材Sである第1基材1と第2基材2とが、二酸化ケイ素(SiO2)からなる薄膜層である接合層3によって接合された構造を有している。 In the joined body 10A shown in FIG. 1, the first base material 1 and the second base material 2 which are flat plate members S are joined by a joining layer 3 which is a thin film layer made of silicon dioxide (SiO 2 ). It has a structure.

図2は、接合体10Aの作製方法について、その流れを示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing the flow of the method for manufacturing the joined body 10A.

まず、第1基材1および第2基材2となる2枚の平板状部材Sを用意する(ステップS1)。   First, two flat members S to be the first base material 1 and the second base material 2 are prepared (step S1).

平板状部材Sとしては、水晶(SiO2)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、四ホウ酸リチウム(Li247)、酸化亜鉛(ZnO)、ニオブ酸カリウム(KNbO3)、ランガサイト(La3Ga3SiO14)などの種々の単結晶基板や、石英ガラス基板や、シリコン単結晶基板などを用いることができる。 As the flat member S, quartz (SiO 2 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 7 ), zinc oxide (ZnO), niobic acid Various single crystal substrates such as potassium (KNbO 3 ) and langasite (La 3 Ga 3 SiO 14 ), a quartz glass substrate, a silicon single crystal substrate, and the like can be used.

なお、第1基材1に用いる平板状部材Sと第2基材2に用いる平板状部材Sとは、同種の材料からなるものである必要はなく、相異なる材料のものを第1基材1と第2基材2とに用いる態様であってもよい。   The flat plate member S used for the first base material 1 and the flat plate member S used for the second base material 2 do not have to be made of the same kind of material, and different materials are used for the first base material. The mode used for 1 and the 2nd substrate 2 may be sufficient.

また、第1基材1と第2基材2の厚みには、接合体10Aを実質的に形成可能であれば特段の制限はないが、取り扱いの便宜上、数百μm〜数mm程度の厚みをするのが好適である。また、第1基材1と第2基材2の厚みは同じである必要はなく、また、接合体10Aの形成後にいずれか一方または両方を研磨やエッチングなどによって薄層化し、数μm程度の厚み、あるいはさらに小さいサブミクロンオーダーの厚みを有するようにする態様であってもよい。   In addition, the thickness of the first base material 1 and the second base material 2 is not particularly limited as long as the joined body 10A can be substantially formed, but for the convenience of handling, the thickness is about several hundred μm to several mm. It is preferable to Moreover, the thickness of the 1st base material 1 and the 2nd base material 2 does not need to be the same, Moreover, after formation of 10A of joined bodies, either or both are thinned by grinding | polishing, an etching, etc., and about several micrometers It is also possible to adopt a mode in which the thickness or a smaller submicron order thickness is provided.

十分な接合強度を確保するという観点からは、第1基材1および第2基材2として用いる平板状部材Sは、その接合面(接合層3と接する面)が、実質的に原子レベルの平坦性を有するものとされてなるのが好ましい。例えば、該接合面について、AFM(原子間力顕微鏡)にて測定した表面粗さRaの値が、0.1nm〜50nmの範囲にあるのが好適である。   From the viewpoint of ensuring sufficient bonding strength, the flat plate member S used as the first base material 1 and the second base material 2 has a bonding surface (surface in contact with the bonding layer 3) substantially at the atomic level. It is preferable to have flatness. For example, it is preferable that the surface roughness Ra of the bonded surface measured with an AFM (atomic force microscope) is in the range of 0.1 nm to 50 nm.

2枚の平板状部材Sが用意できると、そのうちの一方の、第1基材1として用いる平板状部材Sの一主面(接合面)の上に、接合体10Aを形成後に接合層3となるSiO2膜を成長させる(ステップS2)。SiO2膜の厚みは、接合体10Aを使用する際に必要とされる接合強度や、第1基材1および第2基材2として用いる部材の種類、および接合層3自身の強度などを勘案して、適宜に定めればよい。例えば、10nm以上10μm以下の厚みを有するように形成されるのが好適である。この範囲より厚みが小さい場合は、SiO2膜自体の強度の確保が難しい。また、上記範囲を超えて、SiO2膜を形成することは、接着層3としての機能の確保に必要とされる以上のSiO2膜を形成することになり、コスト面等を考えると好ましくない。あるいは、接合体10Aが機能デバイスとして利用される場合などに、必要以上の厚みを有するSiO2膜の存在がデバイス特性に悪影響を与えるおそれなども考えられる。より好ましくは、SiO2膜、100nm以上1μm以下の厚みを有するように形成される。なお、完成した接合体10Aにおける接合層3の厚みは、形成したSiO2膜の厚みとほぼ同程度である。 When two flat plate members S can be prepared, the bonding layer 3 and the bonding layer 3 are formed on one main surface (bonding surface) of the flat plate member S used as the first substrate 1 after forming the bonded body 10A. A SiO 2 film to be formed is grown (step S2). The thickness of the SiO 2 film takes into consideration the bonding strength required when using the bonded body 10A, the types of members used as the first base material 1 and the second base material 2, the strength of the bonding layer 3 itself, and the like. Then, it may be determined appropriately. For example, it is preferably formed to have a thickness of 10 nm to 10 μm. If the thickness is smaller than this range, it is difficult to ensure the strength of the SiO 2 film itself. Moreover, beyond the above range is not preferable and possible to form the SiO 2 film is made to form a more SiO 2 film which is required to ensure the function of the adhesive layer 3, consider the cost, etc. . Alternatively, when the joined body 10A is used as a functional device, there is a possibility that the presence of an SiO 2 film having a thickness more than necessary may adversely affect device characteristics. More preferably, the SiO 2 film is formed to have a thickness of 100 nm to 1 μm. Note that the thickness of the bonding layer 3 in the completed bonded body 10A is substantially the same as the thickness of the formed SiO 2 film.

SiO2膜の形成手法としては、蒸着法、CVD法、ゾルゲル法、スパッタ法など、種々の薄膜形成手法を適用することができる。ただし、アルカリ元素などの不純物元素がSiO2膜中に混入することは、接合強度劣化の要因となるので、係る混入ができるだけ生じない手法にてSiO2膜を形成するようにする。 As a method for forming the SiO 2 film, various thin film forming methods such as a vapor deposition method, a CVD method, a sol-gel method, and a sputtering method can be applied. However, when an impurity element such as an alkali element is mixed in the SiO 2 film, it causes a deterioration in the bonding strength. Therefore, the SiO 2 film is formed by a technique that does not cause such mixing as much as possible.

また、いずれの薄膜形成手法を用いる場合においても、SiO2膜は結晶性の膜として形成されるのが好適であるが、接合強度の劣化要因となる不純物の混入が十分に抑制されるのであれば、アモルファス膜として形成される態様であってもよい。 In addition, in any of the thin film formation methods, it is preferable that the SiO 2 film is formed as a crystalline film, but it is possible to sufficiently suppress the mixing of impurities that cause deterioration of the bonding strength. For example, it may be formed as an amorphous film.

このようにしてSiO2膜の形成が終了すると、このSiO2膜が形成された平板状部材S(第1基材1)を、酸溶液またはアルカリ溶液中に浸漬して保持する(ステップS3)。酸溶液としてはフッ酸(HF)水溶液などを、アルカリ溶液としては水酸化カリウム(KOH)水溶液などを、用いることができる。水酸化カリウム(KOH)水溶液を用いる場合であれば、5wt%〜40wt%程度の濃度のものを用いるのが好適である。係る浸漬は、SiO2膜を軟化させて接着性を発現させる目的で行う。従って、係る浸漬は、SiO2膜に十分な接着性が発現するのに必要な時間範囲で、行うようにすればよい。なお、SiO2膜が十分に酸溶液またはアルカリ溶液に浸漬される状態が実現されるのであれば、必ずしも第1基材1全体が酸溶液またはアルカリ溶液中に浸漬される必要はなく、少なくともSiO2膜が酸溶液またはアルカリ溶液中に浸漬された状態が実現されていればよい。 When the formation of the SiO 2 film is completed in this way, the flat plate member S (first base material 1) on which the SiO 2 film is formed is immersed and held in an acid solution or an alkali solution (step S3). . A hydrofluoric acid (HF) aqueous solution or the like can be used as the acid solution, and a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution or the like can be used as the alkaline solution. When using a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution, it is preferable to use a solution having a concentration of about 5 wt% to 40 wt%. Such dipping is performed for the purpose of softening the SiO 2 film to develop adhesiveness. Therefore, the immersion may be performed in a time range necessary for sufficient adhesion to the SiO 2 film. If the state in which the SiO 2 film is sufficiently immersed in an acid solution or an alkali solution is realized, the entire first substrate 1 does not necessarily need to be immersed in an acid solution or an alkali solution, and at least SiO 2 It is only necessary to realize a state in which the two membranes are immersed in an acid solution or an alkaline solution.

所定の浸漬時間が経過した後、酸溶液またはアルカリ溶液中において、第1基材1に形成されたSiO2膜の表面に、第2基材2となる平板状部材Sの一主面(接合面)を重ねる態様にて、第1基材1と第2基材2とを貼り合わせ、貼り合わせ体を形成する(ステップS4)。 After a predetermined immersion time has elapsed, one main surface (bonding) of the flat plate member S to be the second substrate 2 is formed on the surface of the SiO 2 film formed on the first substrate 1 in an acid solution or an alkaline solution. The first base material 1 and the second base material 2 are bonded to each other in a form in which the surfaces are stacked (step S4).

そして、この貼り合わせ状態を維持したまま、貼り合わせ体を酸溶液またはアルカリ溶液から引き上げて、60℃〜150℃の温度、および0.6MPa〜2MPaの雰囲気圧力の下で、4時間〜15時間保持することで、乾燥させる(ステップS5)。   Then, while maintaining the bonded state, the bonded body is pulled up from the acid solution or the alkaline solution, and the temperature is 60 ° C. to 150 ° C. and the atmospheric pressure is 0.6 MPa to 2 MPa. It is made to dry by hold | maintaining (step S5).

これにより、SiO2膜と第2基材2との直接接合が実現され、結果として、SiO2膜が接合層3となって第1基材1と第2基材2とが接合された接合体10Aが作製される。 As a result, direct bonding between the SiO 2 film and the second substrate 2 is realized, and as a result, the bonding in which the SiO 2 film becomes the bonding layer 3 and the first substrate 1 and the second substrate 2 are bonded. A body 10A is produced.

<接合体の接合強度の経時的安定性>
以上の手順により得られた接合体10Aは、接合強度の経時的な安定性が良好に得られるものとなっている。このことは例えば、作製後、所定時間が経過した接合体10Aに対して、引きはがし試験を行うことで、確認することができる。一例として、一方の基材をLiNbO3単結晶基板とし、他方の基材を石英ガラス基板とした接合体について、作製後24時間が経過した後に引きはがし試験を行った場合に、接合界面におけるはく離は生じず、第1基材1または第2基材2を構成する平板状部材Sが破壊される母材破壊が生じるということが、本発明の発明者によって確認されている(実施例1参照)。すなわち、薄膜形成手法によって形成した第1の基材1としての平板状部材SとSiO2膜との接合、およびSiO2膜と第2の基材2としての平板状部材Sとの直接接合のいずれもが、十分な接合強度を有するものとして、接合体10Aは作製されてなる。
<Stability of bonding strength of bonded body over time>
The joined body 10 </ b> A obtained by the above-described procedure can obtain good stability of the joining strength over time. This can be confirmed, for example, by performing a peeling test on the joined body 10A after a predetermined time has elapsed after fabrication. As an example, when a peel test is performed after 24 hours have elapsed after fabrication of a bonded body in which one base material is a LiNbO 3 single crystal substrate and the other base material is a quartz glass substrate, it is peeled off at the bonding interface. It has been confirmed by the inventor of the present invention that the base material destruction in which the flat plate member S constituting the first base material 1 or the second base material 2 is broken occurs (see Example 1). ). That is, the joining of the flat plate member S as the first base material 1 and the SiO 2 film formed by the thin film formation technique, and the direct joining of the SiO 2 film and the flat plate member S as the second base material 2 are performed. As for all, 10 A of joined bodies are produced as what has sufficient joint strength.

また、これまで説明しているように、本実施の形態において作製される接合体10Aは、2つの平板状部材Sの間に接合層を介在させてなるものであり、しかも、一方の平板状部材の主面上に、接合層となるSiO2膜を成長させたうえで該SiO2膜に対し一方の平板状部材Sを直接接合したものである。よって、特許文献2に開示されているような、バルクガラスを他の部材とアルカリ接合することで得られる接合体とは異なる構造を有してなる。特許文献2に係る技術で作製される接合体の場合に、本実施の形態に係る接合体10A(例えば上述のように、LiNbO3単結晶基板と石英ガラス基板とを基材とし、かつSiO2薄膜を接合層として設けた接合体)と同程度の十分な経時的安定性を得ることは難しい。 Further, as described so far, the joined body 10A manufactured in the present embodiment is formed by interposing a joining layer between two flat members S, and one flat plate shape. A SiO 2 film serving as a bonding layer is grown on the main surface of the member, and then one flat plate member S is directly bonded to the SiO 2 film. Therefore, it has a different structure from the joined body obtained by alkali-bonding bulk glass with another member as disclosed in Patent Document 2. In the case of a joined body manufactured by the technique according to Patent Document 2, a joined body 10A according to the present embodiment (for example, as described above, a LiNbO 3 single crystal substrate and a quartz glass substrate are used as base materials, and SiO 2 It is difficult to obtain sufficient temporal stability equivalent to that of a bonded body provided with a thin film as a bonding layer.

なぜならば、バルクガラスには通常、不純物元素としてアルカリ元素等が相当量含まれており、バルクガラスを他の部材と直接にアルカリ接合した接合体においては、該不純物元素がバルクガラス中を拡散して接合界面に徐々に偏析し、その結果、時間が経過するにつれて接合界面の強度が低下するからである。これに対して、上述のような薄膜形成手法にて形成されるSiO2膜を接合層3として有する本実施の形態に係る接合体10Aにおいては、そのような不純物元素の混入はほとんど生じることはないので、係る不純物元素の混入を原因とする接合強度の劣化が引き起こされることはない。 This is because bulk glass usually contains a considerable amount of alkali elements as impurity elements, and in a joined body in which bulk glass is directly alkali-bonded to other members, the impurity elements diffuse in the bulk glass. This is because the segregation is gradually segregated at the joint interface, and as a result, the strength of the joint interface decreases with time. On the other hand, in the bonded body 10A according to the present embodiment having the SiO 2 film formed by the thin film forming method as described above as the bonding layer 3, such an impurity element is hardly mixed. Therefore, the bonding strength is not deteriorated due to the mixing of the impurity element.

換言すれば、本実施の形態においては、不純物元素が含まれないSiO2薄膜を直接接合に用いることで、十分な経時的安定性が確保されているともいえる。 In other words, in the present embodiment, it can be said that sufficient temporal stability is ensured by using a SiO 2 thin film containing no impurity element for direct bonding.

以上、説明したように、本実施の形態によれば、同種または異種の平板状部材の接合体を形成する場合に、両者を接合する接合層としてのSiO2膜を薄膜形成法により一方の平板状部材の主面上に形成したうえで、他方の平板状部材とSiO2膜との直接接合を行うことにより、接合強度の経時的安定性に優れた接合体を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, when forming a bonded body of the same or different types of flat plate members, the SiO 2 film as a bonding layer for bonding the two is formed on one flat plate by a thin film forming method. By forming the second flat member and the SiO 2 film directly after forming on the main surface of the member, it is possible to obtain a joined body having excellent bonding strength over time.

<第2の実施の形態>
第1の実施の形態においては、2つの基材の双方が平板状部材Sである接合体を対象として説明しているが、SiO2薄膜を接合層として用いる態様はこれに限られるものではない。なお、以降の説明においては、第1の実施の形態に係る接合体10Aの構成要素と同じ構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
<Second Embodiment>
In the first embodiment, the description is made for the joined body in which both of the two base materials are the flat members S. However, the aspect in which the SiO 2 thin film is used as the joining layer is not limited thereto. . In the following description, the same components as those of the joined body 10A according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図3は、本発明の第2の実施の形態に係る方法にて作製される2種類の接合体の構造を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing the structures of two types of joined bodies produced by the method according to the second embodiment of the present invention.

図3(a)は、一方の接合体10Bの構造を示す断面図である。接合体10Bは、平板状部材Sの上に薄膜層Fが形成された第1基材1と、平板状部材Sからなる第2基材2とが、薄膜層Fを両基材の間に介在させる態様にて接合層3によって接合された構成を有する。   FIG. 3A is a cross-sectional view showing the structure of one joined body 10B. In the joined body 10B, the first base material 1 in which the thin film layer F is formed on the flat plate member S and the second base material 2 made of the flat plate member S include the thin film layer F between both base materials. It has the structure joined by the joining layer 3 in the aspect to interpose.

図3(b)は、他方の接合体10Cの構造を示す断面図である。接合体10Cは、平板状部材Sの上にパターニングされた薄膜層Fが形成された第1基材1と、平板状部材Sからなる第2基材2とが、薄膜層Fを両基材の間に介在させる態様にて、しかも、薄膜層Fのパターニングに対応させて形成された接合層3によって接合された構成を有する。薄膜層Fは、例えば、アルミニウム(Al)などからなる金属薄膜である。   FIG. 3B is a cross-sectional view showing the structure of the other joined body 10C. In the joined body 10C, the first base material 1 on which the patterned thin film layer F is formed on the flat plate member S and the second base material 2 made of the flat plate member S are used as the two base materials. In addition, the structure is joined by the joining layer 3 formed corresponding to the patterning of the thin film layer F. The thin film layer F is a metal thin film made of, for example, aluminum (Al).

すなわち、接合体10Bおよび10Cはともに、第1基材1が平板状部材Sに薄膜層Fを設けたものであるという点で共通し、薄膜層Fがパターニングされたものであるか否かという点で相違するものである。   That is, both the bonded bodies 10B and 10C are common in that the first base material 1 is a flat member S provided with the thin film layer F, and whether or not the thin film layer F is patterned. It is different in point.

図4は、接合体10Bおよび接合体10Cの作製方法について、その流れを示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing the flow of the manufacturing method of the bonded body 10B and the bonded body 10C.

本実施の形態においても、2枚の平板状部材Sを用意する点は第1の実施の形態と同様であるが(ステップS1)、一方の平板状部材Sに対して、薄膜層Fを形成することで第1基材1を得る(ステップS1β)点で、第1の実施の形態とは異なる。   Also in the present embodiment, the point that two flat members S are prepared is the same as in the first embodiment (step S1), but a thin film layer F is formed on one flat member S. This is different from the first embodiment in that the first substrate 1 is obtained (step S1β).

薄膜層Fは、接合体10Bおよび接合体10Cにおけるその機能・用途に応じて適宜の厚みで形成される。例えば、20nm〜1μm程度の厚みに形成される。   The thin film layer F is formed with an appropriate thickness according to the function and application of the joined body 10B and the joined body 10C. For example, it is formed to a thickness of about 20 nm to 1 μm.

薄膜層Fの形成手法としては、スパッタ法、蒸着法、CVD法、など、種々の薄膜形成手法を適用することができる。なお、接合体10Cのようにパターニングを行う場合には、公知のフォトリソグラフィープロセスを用いることができる。   As a method for forming the thin film layer F, various thin film forming methods such as sputtering, vapor deposition, and CVD can be applied. When patterning is performed as in the bonded body 10C, a known photolithography process can be used.

このようにして薄膜層Fが形成された第1基材1が得られると、第1基材1の薄膜層Fが形成された面の上に、第1の実施の形態と同様にSiO2膜を形成する(ステップS2)。なお、接合体10Cを形成する場合、得られたSiO2膜の上面に薄膜層Fのパターニングに由来する段差が生じることがあるが、この場合には、係る段差が解消されるように、SiO2膜を上面側から所定の厚みだけ研磨しておくのが好ましい。より好ましくは、SiO2膜の上面が、実質的に原子レベルの平坦性を有するものとされる。例えば、AFM(原子間力顕微鏡)にて測定した表面粗さRaの値が、0.1nm〜50nmの範囲にあるように、研磨が行われるのが好適である。 In this manner, when the first substrate 1, a thin film layer F is formed is obtained, on the surface on which the thin film layer F of the first substrate 1 is formed, similarly to the first embodiment SiO 2 A film is formed (step S2). When the joined body 10C is formed, a step due to the patterning of the thin film layer F may occur on the upper surface of the obtained SiO 2 film. In this case, the SiO 2 film has a SiO 2 so that the step is eliminated. The two films are preferably polished from the upper surface side by a predetermined thickness. More preferably, the upper surface of the SiO 2 film has substantially flatness at the atomic level. For example, it is preferable that polishing is performed so that the value of the surface roughness Ra measured with an AFM (atomic force microscope) is in the range of 0.1 nm to 50 nm.

SiO2膜が形成(および研磨)された以降は、第1の実施の形態に係る接合体10Aの作製方法と同様に、酸溶液またはアルカリ溶液への浸漬(ステップS3)、液中での貼り合わせ(ステップS4)、および貼り合わせ体の所定温度および雰囲気圧力下での保持・乾燥(ステップS5)を順次に行えばよい。 After the formation (and polishing) of the SiO 2 film, the substrate is immersed in an acid solution or an alkali solution (step S3) and pasted in the liquid, similarly to the method of manufacturing the bonded body 10A according to the first embodiment. The bonding (step S4) and the holding and drying (step S5) of the bonded body under a predetermined temperature and atmospheric pressure may be sequentially performed.

以上の手順より、接合体10Bおよび接合体10Cが作製される。   From the above procedure, the joined body 10B and the joined body 10C are produced.

このようにして作製した接合体10Bおよび接合体10Cにおいても、接合強度の経時的な安定性が良好に得られるものとなっている。このことは、第1の実施の形態と同様に、作製後、所定時間が経過した接合体10Bおよび接合体10Cに対して、引きはがし試験を行うことで、確認することができる。すなわち、第1の基材1における薄膜層Fと平板状部材との接合、薄膜層FとSiO2膜との接合、SiO2膜と第2の基材2としての平板状部材との接合のいずれにおいても、十分な接合強度を有するように、接合体10Bおよび接合体10Cは作製されている。 Also in the joined body 10B and the joined body 10C produced in this way, the stability of the joining strength over time can be satisfactorily obtained. Similar to the first embodiment, this can be confirmed by performing a peeling test on the joined body 10B and the joined body 10C after a predetermined time has elapsed after the production. That is, the bonding of the thin film layer F and the flat plate member in the first substrate 1, the bonding of the thin film layer F and the SiO 2 film, and the bonding of the SiO 2 film and the flat plate member as the second substrate 2. In any case, the bonded body 10B and the bonded body 10C are manufactured so as to have sufficient bonding strength.

以上、説明したように、本実施の形態によれば、一方の基材の表面に薄膜層が形成されている場合であっても、接合層としてSiO2膜を薄膜形成法により一方の基材に形成し、直接接合を行うことにより、接合強度の経時的安定性に優れた、セラミックス単結晶基板の接合体を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, even if a thin film layer is formed on the surface of one base material, the SiO 2 film is formed as a bonding layer by the thin film formation method on one base material. By forming them directly and joining them directly, it is possible to obtain a joined body of ceramic single crystal substrates having excellent temporal strength stability of the joining strength.

<変形例>
上述の各実施の形態においては、接合体の形成に用いる部材が平板状である場合を対象に説明しているが、接合面が接合可能な程度の平坦性を有していれば、部材の形状は、平板状でなくてもよい。
<Modification>
In each of the above-described embodiments, the case where the member used for forming the joined body is a flat plate is described as an object. However, if the joining surface is flat enough to be joined, the member The shape may not be flat.

(実施例1)
本実施例では、第1の実施の形態に係る接合体10Aを作製した。平板状部材Sとしては、いずれも直径3インチ、厚さ0.5mmであるLiNbO3単結晶基板と石英ガラス基板とを用意した。それぞれについて、接合面を表面粗さRaが2nmとなるまで研磨した。
Example 1
In this example, a joined body 10A according to the first embodiment was produced. As the flat member S, a LiNbO 3 single crystal substrate and a quartz glass substrate each having a diameter of 3 inches and a thickness of 0.5 mm were prepared. About each, the joint surface was grind | polished until surface roughness Ra became 2 nm.

LiNbO3単結晶基板を第1基材1とし、その接合面に、SiO2膜をスパッタ法にて500nmの厚みに形成した後、濃度が5wt%の水酸化カリウム水溶液に5分間浸漬した。 A LiNbO 3 single crystal substrate was used as the first base material 1, and a SiO 2 film having a thickness of 500 nm was formed on the bonding surface by sputtering, and then immersed in an aqueous potassium hydroxide solution having a concentration of 5 wt% for 5 minutes.

5分経過後、水酸化カリウム水溶液中において、第1基材1に形成されたSiO2膜の上に、第2基材2としての石英ガラス基板の接合面を貼り合わせた。この仮貼り合わせ状態のものを、水酸化カリウム水溶液中から引き上げ、65℃、0.6Mpaの条件で12時間保持することで、接合体10Aを得た。 After 5 minutes, in the aqueous potassium hydroxide solution, the bonded surface of the quartz glass substrate as the second substrate 2 was bonded onto the SiO 2 film formed on the first substrate 1. This temporary bonded state was pulled up from the aqueous potassium hydroxide solution and held for 12 hours under the conditions of 65 ° C. and 0.6 Mpa to obtain a joined body 10A.

得られた接合体10Aについて、引きはがし試験を行なった。その結果、母材破壊が生じ、接合面での破壊は生じなかった。   A peel test was performed on the obtained bonded body 10A. As a result, the base material was broken and no breakage occurred at the joint surface.

また、同じ条件で作製した接合体10Aについて、さらに温度120℃の高温保持試験を2000時間行い、その後に同様の引きはがし試験を行なった場合も、同様の結果であった。   Moreover, about the joined body 10A produced on the same conditions, also when the high temperature holding test of temperature 120 degreeC was performed for 2000 hours, and the same peeling test was done after that, it was the same result.

(実施例2)
本実施例では、第2の実施の形態に係る接合体10Bを作製した。平板状部材Sとしては、いずれも直径3インチ、厚さ0.5mmである2枚のLiTaO3単結晶基板を用意した。それぞれについて、接合面を表面粗さRaが2nmとなるまで研磨した。
(Example 2)
In this example, a joined body 10B according to the second embodiment was produced. As the flat member S, two LiTaO 3 single crystal substrates each having a diameter of 3 inches and a thickness of 0.5 mm were prepared. About each, the joint surface was grind | polished until surface roughness Ra became 2 nm.

一方のLiTaO3単結晶基板に、薄膜層Fとしてのルテニウム膜をスパッタ法にて200nmの厚みに形成することによって、第1基材1を得た上で、該ルテニウム上にCVD法にてSiO2膜を500nmの厚みに形成した。 On one LiTaO 3 single crystal substrate, a ruthenium film as a thin film layer F is formed to a thickness of 200 nm by a sputtering method to obtain a first base material 1, and then a SiO method is formed on the ruthenium by a CVD method. Two films were formed to a thickness of 500 nm.

以降は、実施例1と同様の手順で、接合体10Bを得た。   Thereafter, a joined body 10B was obtained in the same procedure as in Example 1.

得られた接合体10Bについて、引きはがし試験を行なった結果、母材破壊が生じ、接合面での破壊は生じなかった。   As a result of performing a peeling test on the obtained bonded body 10B, the base material was broken and no breakage occurred on the bonded surface.

また、同じ条件で作製した接合体10Bについて、さらに温度120℃の高温保持試験を2000時間行い、その後に同様の引きはがし試験を行なった場合も、同様の結果であった。   Moreover, the same result was obtained when the bonded body 10B manufactured under the same conditions was further subjected to a high temperature holding test at a temperature of 120 ° C. for 2000 hours, and then a similar peeling test was performed.

(実施例3)
本実施例では、第2の実施の形態に係る接合体10Cを作製した。平板状部材Sとしては、いずれも直径3インチ、厚さ0.5mmであるSi単結晶基板と水晶単結晶基板とを用意した。Si単結晶基板について、接合面を表面粗さRaが2nmとなるまで研磨した。
(Example 3)
In this example, a joined body 10C according to the second embodiment was produced. As the flat member S, a Si single crystal substrate and a quartz single crystal substrate each having a diameter of 3 inches and a thickness of 0.5 mm were prepared. For the Si single crystal substrate, the bonding surface was polished until the surface roughness Ra was 2 nm.

水晶単結晶基板の表面全面に薄膜層Fとしてのルテニウム膜をスパッタ法にて200nmの厚みに形成した後、フォトリソグラフィーにてパターニングを施すことによって第1基材1を得た上で、該ルテニウム上にゾルゲル法にてSiO2膜を1000nmの厚みに形成した。 After forming a ruthenium film as a thin film layer F to a thickness of 200 nm by sputtering on the entire surface of the quartz single crystal substrate, patterning is performed by photolithography to obtain the first substrate 1, and then the ruthenium. A SiO 2 film having a thickness of 1000 nm was formed thereon by a sol-gel method.

SiO2膜を表面側から500nm研磨し、薄膜層Fのパターン輪郭の段差を無くすとともに、SiO2膜の表面粗さRaを2nmとした。 The SiO 2 film was polished by 500 nm from the surface side, the step of the pattern outline of the thin film layer F was eliminated, and the surface roughness Ra of the SiO 2 film was 2 nm.

以降は、実施例1と同様の手順で、接合体10Cを得た。   Thereafter, a joined body 10C was obtained in the same procedure as in Example 1.

得られた接合体10Cについて、引きはがし試験を行なった結果、母材破壊が生じ、接合面での破壊は生じなかった。   As a result of performing a peeling test on the obtained bonded body 10C, the base material was broken and no breakage occurred on the bonded surface.

また、同じ条件で作製した接合体10Cについて、さらに温度120℃の高温保持試験を2000時間行い、その後に同様の引きはがし試験を行なった場合も、同様の結果であった。   Moreover, about the joined body 10C produced on the same conditions, when the high temperature holding test of 120 degreeC was further performed for 2000 hours, and the same peeling test was done after that, it was the same result.

(比較例1)
本比較例では、特許文献1に開示された方法と同様の手法で、LiTaO3基板とシリコン基板との接合体を得た。
(Comparative Example 1)
In this comparative example, a joined body of a LiTaO 3 substrate and a silicon substrate was obtained by a method similar to the method disclosed in Patent Document 1.

具体的には、まず、15mm角に切り出した1mm厚のLiTaO3基板を用意し、20mm角に切り出した1mm厚のシリコン基板を用意するとともに、接着剤として用いる、フルオレン骨格を有するアクリレート樹脂(以下、単に樹脂と称する)として、新日鐵化学株式会社製のカルド型アクリレート樹脂(V−259PA)を用意した。当該樹脂は、粘度が70cpsとなるように調製した。 Specifically, first, a 1 mm thick LiTaO 3 substrate cut into a 15 mm square is prepared, a 1 mm thick silicon substrate cut into a 20 mm square is prepared, and an acrylate resin having a fluorene skeleton (hereinafter referred to as an adhesive) is used. The cardo acrylate resin (V-259PA) manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd. was prepared. The resin was prepared so as to have a viscosity of 70 cps.

LiTaO3基板とシリコン基板とを洗浄した後、シリコン基板の主面上に樹脂を滴下し、LiTaO3基板を重ねて加圧することにより貼り合わせを行った。得られた貼り合わせ体を、100℃で1時間加熱することで樹脂を仮硬化させた後、さらに200℃で1時間加熱することで、樹脂を硬化させ、接着体を得た。なお、接着剤層の厚さは0.2μmであった。 After the LiTaO 3 substrate and the silicon substrate were washed, the resin was dropped on the main surface of the silicon substrate, and the LiTaO 3 substrate was laminated and pressed to perform bonding. The obtained bonded body was heated at 100 ° C. for 1 hour to temporarily cure the resin, and further heated at 200 ° C. for 1 hour to cure the resin and obtain an adhesive. The thickness of the adhesive layer was 0.2 μm.

図5は、得られた接着体についてレーザー干渉計により観察を行った結果を示す図である。図5に示す観察結果からは、接着剤層が鞍型形状に厚さ分布を持つことが確認される。すなわち、本比較例に係る手法で接着を行った場合には、接着剤層の厚みが不均一となることが確認された。   FIG. 5 is a diagram showing the results of observation of the obtained bonded body with a laser interferometer. From the observation result shown in FIG. 5, it is confirmed that the adhesive layer has a thickness distribution in a bowl shape. That is, it was confirmed that the thickness of the adhesive layer becomes non-uniform when bonding is performed by the method according to this comparative example.

また、接着体を、高温保持試験に投入し、接合性を評価した。条件は、温度を120℃、試験時間を200時間とした。   Further, the bonded body was put into a high temperature holding test to evaluate the bondability. The conditions were a temperature of 120 ° C. and a test time of 200 hours.

試験後の接合体を目視したところ、接合面に白濁が見出された。また、図6は、試験前後の接着体の断面についての観察像を示す図である。図6(a)は試験前、図6(b)は試験後の像である。図6(b)に示す像から、試験後の接着体の接着剤層にはく離が生じていることが確認された。   When the joined body after the test was visually observed, white turbidity was found on the joined surface. Moreover, FIG. 6 is a figure which shows the observation image about the cross section of the adhesive body before and behind a test. 6A is an image before the test, and FIG. 6B is an image after the test. From the image shown in FIG. 6B, it was confirmed that peeling occurred in the adhesive layer of the adhesive after the test.

この結果は、特許文献1に係る方法で作製した接合体には、接合強度に経時劣化が生じることを指し示している。   This result indicates that the bonded body manufactured by the method according to Patent Document 1 is deteriorated with time in the bonding strength.

(比較例2)
本比較例においては、特許文献2に開示された方法と同様の手法で、ガラス同士の接合体を得た。本比較例では、平板状部材として、いずれも直径3インチ、厚さ0.5mmである2枚の石英ガラス基板を用意した。それぞれについて、接合面を表面粗さRaが2nmとなるまで研磨した。
(Comparative Example 2)
In this comparative example, a joined body of glass was obtained by the same method as the method disclosed in Patent Document 2. In this comparative example, two quartz glass substrates each having a diameter of 3 inches and a thickness of 0.5 mm were prepared as flat members. About each, the joint surface was grind | polished until surface roughness Ra became 2 nm.

2枚の石英ガラス基板を、濃度が5wt%の水酸化カリウム水溶液に5分間浸漬した。   Two quartz glass substrates were immersed in an aqueous potassium hydroxide solution having a concentration of 5 wt% for 5 minutes.

5分経過後、水酸化カリウム水溶液中において、石英ガラス基板の接合面を貼り合わせた。この仮貼り合わせ状態のものを、水酸化カリウム水溶液中から引き上げ、65℃、0.6Mpaの条件で12時間保持することで、接合体を得た。   After 5 minutes, the bonded surfaces of the quartz glass substrates were bonded together in an aqueous potassium hydroxide solution. The temporary bonded state was pulled up from the aqueous potassium hydroxide solution and held for 12 hours under the conditions of 65 ° C. and 0.6 Mpa to obtain a joined body.

本接合体を保持温度および保持時間を複数に変えた条件で高温保持試験を行い、試験後の接合強度試験を行なった。   The bonded body was subjected to a high temperature holding test under a condition where the holding temperature and holding time were changed to a plurality of times, and a bonding strength test after the test was performed.

接合体の接合強度試験として、ブレードテストを実施した。本試験は、接合体の接合面端部にナイフエッジを挿入し、該端部からはく離が伸展した距離を測定することで接合強度を評価する手法である。はく離伸展距離が短いほど接合強度が強く、はく離伸展距離が長いほど接合強度が弱いと評価できる。   A blade test was conducted as a joint strength test of the joined body. This test is a method for evaluating the bonding strength by inserting a knife edge at the end of the bonded surface of the bonded body and measuring the distance at which the separation peels from the end. It can be evaluated that the shorter the peeling extension distance, the stronger the bonding strength, and the longer the peeling extension distance, the weaker the bonding strength.

図7は、本比較例に係る接合体についてのブレードテストの結果を示す図である。図7に高温保持時間とはく離伸展距離の関係を示す。保持温度120℃の接合体は、保持時間160時間において、はく離伸展距離は15.5mmであったが、接合体のハンドリング時に簡単に基板がはがれてしまい、ほとんど接合強度を維持しておらず、完全にはく離した状態に至っていた。同様に保持時間100℃の場合保持時間240時間、保持温度80℃の場合保持時間400時間で完全はく離に至った。この結果から、高温保持試験による保持時間が長くなるに従って次第に接合強度が低下し、最終的にははく離に至ること、試験温度が高くなるほど強度低下とはく離とが早く起きることが判る。係る結果は、本比較例に係る接合体は、上述の各実施例に係る接合体のような十分な接合強度を有していないことを示している。   FIG. 7 is a diagram showing a result of a blade test for a joined body according to this comparative example. FIG. 7 shows the relationship between the high temperature holding time and the peel extension distance. The bonded body with a holding temperature of 120 ° C. had a peel-extension distance of 15.5 mm at a holding time of 160 hours, but the substrate was easily peeled off when the bonded body was handled, and the bonding strength was hardly maintained. It was completely detached. Similarly, when the holding time was 100 ° C., the holding time was 240 hours, and when the holding temperature was 80 ° C., the peeling was completed after 400 hours. From this result, it can be seen that as the holding time in the high-temperature holding test becomes longer, the bonding strength gradually decreases and eventually peels, and as the test temperature increases, the strength decreases and peels faster. The result shows that the joined body according to this comparative example does not have sufficient joint strength as the joined body according to each of the above-described examples.

第1の実施の形態に係る方法にて作製される接合体10Aの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of 10 A of joined bodies produced with the method which concerns on 1st Embodiment. 接合体10Aの作製方法について、その流れを示す図である。It is a figure which shows the flow about the preparation methods of 10 A of joined bodies. 本発明の第2の実施の形態に係る方法にて作製される2種類の接合体の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of two types of conjugate | zygote produced with the method concerning the 2nd Embodiment of this invention. 接合体10Bおよび接合体10Cの作製方法について、その流れを示す図である。It is a figure which shows the flow about the manufacturing methods of joined body 10B and joined body 10C. 比較例1に係る接着体についてレーザー干渉計により観察を行った結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having observed the adhesive body which concerns on the comparative example 1 with the laser interferometer. 比較例1に係る接着体について、HAST試験前後の接着体の断面についての観察像を示す図である。It is a figure which shows the observation image about the cross section of the adhesive body before and behind a HAST test about the adhesive body which concerns on the comparative example 1. FIG. 比較例2に係る接合体についてのブレードテストの結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the blade test about the conjugate | zygote which concerns on the comparative example 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 第1基材
2 第2基材
3 接合層
10A、10B、10C 接合体
F 薄膜層
S 平板状部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st base material 2 2nd base material 3 Joining layer 10A, 10B, 10C joined body F Thin film layer S Flat plate-shaped member

Claims (17)

2つの部材を接合する方法であって、
第1の部材の接合面上にSiO2薄膜を成長させるSiO2薄膜形成工程と、
前記SiO2薄膜を酸溶液またはアルカリ溶液中に浸漬させる浸漬工程と、
前記酸溶液またはアルカリ溶液中で、SiO2薄膜の表面に第2の基材を貼り合わせて貼り合わせ体を形成する貼り合わせ工程と、
前記貼り合わせ体を所定の温度および雰囲気圧力にて保持する保持工程と、
を備えることを特徴とする2つの部材の接合方法。
A method of joining two members,
And SiO 2 thin film formation step of growing a SiO 2 thin film on the bonding surface of the first member,
An immersion step of immersing the SiO 2 thin film in an acid solution or an alkaline solution;
A bonding step of bonding a second base material to the surface of the SiO 2 thin film to form a bonded body in the acid solution or the alkali solution;
A holding step of holding the bonded body at a predetermined temperature and atmospheric pressure;
A method for joining two members characterized by comprising:
請求項1に記載の接合方法であって、
前記SiO2薄膜が結晶性薄膜である、
ことを特徴とする2つの部材の接合方法。
The joining method according to claim 1,
The SiO 2 thin film is a crystalline thin film;
The joining method of two members characterized by the above-mentioned.
請求項1または請求項2に記載の接合方法であって、
前記SiO2薄膜が10nm以上10μm以下の厚みに形成される、
ことを特徴とする2つの部材の接合方法。
The joining method according to claim 1 or 2,
The SiO 2 thin film is formed to a thickness of 10 nm to 10 μm.
The joining method of two members characterized by the above-mentioned.
請求項3に記載の接合方法であって、
前記SiO2薄膜が100nm以上1μm以下の厚みに形成される、
ことを特徴とする2つの部材の接合方法。
The joining method according to claim 3,
The SiO 2 thin film is formed to a thickness of 100 nm to 1 μm.
The joining method of two members characterized by the above-mentioned.
請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の接合方法であって、
前記第1の部材の前記接合面上に金属薄膜層が形成されてなり、
前記SiO2薄膜形成工程においては、前記金属薄膜層の上に前記SiO2薄膜を形成する、
ことを特徴とする2つの部材の接合方法。
A joining method according to any one of claims 1 to 4,
A metal thin film layer is formed on the joining surface of the first member,
In the SiO 2 thin film forming step, the SiO 2 thin film is formed on the metal thin film layer.
The joining method of two members characterized by the above-mentioned.
請求項5に記載の接合方法であって、
前記金属薄膜層がパターニングされてなり、
前記SiO2薄膜形成工程においては、前記金属薄膜層の非形成部分を含め前記第1の部材の前記接合面上に前記SiO2薄膜を形成する、
ことを特徴とする2つの部材の接合方法。
The joining method according to claim 5,
The metal thin film layer is patterned,
In the SiO 2 thin film forming step, the SiO 2 thin film is formed on the bonding surface of the first member including a non-formed portion of the metal thin film layer.
The joining method of two members characterized by the above-mentioned.
請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の接合方法であって、
前記第1と第2の部材の少なくとも一方が平板状部材である、
ことを特徴とする2つの部材の接合方法。
A joining method according to any one of claims 1 to 6,
At least one of the first and second members is a flat member,
The joining method of two members characterized by the above-mentioned.
請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の接合方法であって、
前記第1と第2の部材の少なくとも一方が、セラミックス単結晶基板、ガラス基板、あるいはシリコン単結晶基板のいずれかである、
ことを特徴とする2つの部材の接合方法。
A joining method according to any one of claims 1 to 7,
At least one of the first and second members is either a ceramic single crystal substrate, a glass substrate, or a silicon single crystal substrate.
The joining method of two members characterized by the above-mentioned.
2つの部材が接合層によって接合された接合体であって、
前記接合層が第1の部材の接合面上に成長したSiO2薄膜であり、
第2の部材の接合面と前記SiO2薄膜とが直接接合されてなる、
ことを特徴とする2つの部材の接合体。
A joined body in which two members are joined by a joining layer,
The bonding layer is a SiO 2 thin film grown on the bonding surface of the first member;
The bonding surface of the second member and the SiO 2 thin film are directly bonded.
A joined body of two members characterized by the above.
請求項9に記載の接合体であって、
前記SiO2薄膜が結晶性薄膜である、
ことを特徴とする接合体。
The joined body according to claim 9,
The SiO 2 thin film is a crystalline thin film;
A joined body characterized by that.
請求項9または請求項10に記載の接合体であって、
前記SiO2薄膜が10nm以上10μm以下の厚みに形成されてなる、
ことを特徴とする接合体。
The joined body according to claim 9 or 10,
The SiO 2 thin film is formed to a thickness of 10 nm to 10 μm.
A joined body characterized by that.
請求項11に記載の接合体であって、
前記SiO2薄膜が100nm以上1μm以下の厚みに形成されてなる、
ことを特徴とする接合体。
The joined body according to claim 11,
The SiO 2 thin film is formed to a thickness of 100 nm to 1 μm.
A joined body characterized by that.
請求項9ないし請求項12のいずれかに記載の接合体であって、
前記第1の部材の前記一主面上に金属薄膜層が形成されてなり、
前記金属薄膜層の上に前記SiO2薄膜が形成されてなる、
ことを特徴とする接合体。
A joined body according to any one of claims 9 to 12,
A metal thin film layer is formed on the one main surface of the first member,
The SiO 2 thin film is formed on the metal thin film layer,
A joined body characterized by that.
請求項13に記載の接合体であって、
前記金属薄膜層がパターニングされてなり、
前記金属薄膜層の非形成部分を含め前記第1の部材の前記一主面上に前記SiO2薄膜が形成されてなる、
ことを特徴とする接合体。
The joined body according to claim 13,
The metal thin film layer is patterned,
The SiO 2 thin film is formed on the one main surface of the first member including a portion where the metal thin film layer is not formed,
A joined body characterized by that.
請求項9ないし請求項14のいずれかに記載の接合体であって、
前記第1と第2の部材の少なくとも一方が平板状部材である、
ことを特徴とする2つの部材の接合体。
A joined body according to any one of claims 9 to 14,
At least one of the first and second members is a flat member,
A joined body of two members characterized by the above.
請求項9ないし請求項15のいずれかに記載の接合体であって、
前記第1と第2の部材の少なくとも一方が、セラミックス単結晶基板、ガラス基板、あるいはシリコン単結晶基板のいずれかである、
ことを特徴とする2つの部材の接合体。
A joined body according to any one of claims 9 to 15,
At least one of the first and second members is either a ceramic single crystal substrate, a glass substrate, or a silicon single crystal substrate.
A joined body of two members characterized by the above.
請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の接合方法によって作製されたことを特徴とする、2つの部材の接合体。   A joined body of two members produced by the joining method according to any one of claims 1 to 8.
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