CN102361061A - 复合压电基板的制造方法及压电器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高支承基板的构成材料的选择性制造压电器件的复合压电基板的制造方法及压电器件。向压电基板(1)注入离子而形成离子注入部分(2)。然后，在压电基板(1)的离子注入侧的面形成由被蚀刻层(3)和临时基板(4)构成的临时支承基板。接着，对形成有临时支承基板的压电基板(1)进行加热，以离子注入部分(2)作为分离面使压电薄膜(11)从压电基板(1)分离。然后，在从压电基板(1)分离的压电薄膜(11)上形成由电介体膜(12)和基体基板(13)构成的支承基板。在此，临时支承基板由作用于压电薄膜(11)的界面的热应力比支承基板小的构成材料构成。

Description

复合压电基板的制造方法及压电器件
技术领域
本发明涉及一种具有压电体薄膜(压电薄膜)的复合压电基板的制造方法及包含复合压电基板的压电器件，特别是涉及一种对压电薄膜实施热处理的复合压电基板的制造方法及压电器件。
背景技术
目前，正在开发使用压电薄膜的各种压电器件。
压电器件作为由支承基板支承压电薄膜的复合压电基板而构成(例如参照专利文献1)。
专利文献1公示的方法是，可使用蓝宝石、硅、砷化镓等作为支承基板的构成材料，作为压电薄膜可使用石英、LT(钽酸锂)、LN(铌酸锂)等压电体薄膜。另外，作为复合压电基板的制造方法公示了进行离子注入而从压电基板分离形成压电薄膜的方法。
在进行离子注入从压电基板分离形成压电薄膜的方法的工序流程中，对由可接合的厚度构成的压电基板的一主面注入氢离子等。由此，在压电基板的内部形成离子分布集中的离子注入层。然后，在进行了离子注入的压电基板一主面上使用活性化接合及亲和性接合等接合支承基板。其后，对压电基板加热，以离子注入层为分离面从压电基板分离压电薄膜。
通过使用以这样的离子注入层为分离面从压电基板上分离形成压电薄膜的方法，得到由支承基板支承极薄的压电薄膜的复合压电基板，但是，在压电薄膜的内部残留有注入离子，由此而使压电性劣化。因此，有时通过用压电薄膜的分离温度以上的高温对压电薄膜长时间加热，而将残留离子从压电薄膜中除去，实施恢复压电性的处理。
专利文献1：日本国特表2002-534886号公报
在以离子注入层为分离面从压电基板分离形成压电薄膜的方法进行的复合压电基板的制造方法中，将与支承基板接合的状态的压电薄膜(压电基板)以上述方式加热到分离温度及退火温度。在该加热时，若作用于支承基板和压电薄膜的界面的热应力变大，则有时因压电薄膜发生剥落及裂纹而成为问题。在以大的基板尺寸制造复合压电基板的情况下，这种压电薄膜的缺陷特别容易发生，成为工业上难以稳定地制造大基板尺寸的复合压电基板的要因。因此，支承基板必须由热处理中产生的热应力小的构成材料构成，与构成材料的线膨胀系数有关的制约条件严格。
为了根据支承基板的特性在压电器件中得到各种指标，希望支承基板的构成材料的选择性高。例如在滤波器用途的器件中，通过减小支承基板的线膨胀系数而提高滤波器的温度-频率特性，根据与线膨胀系数有关的制约不能选定线膨胀系数远小于压电薄膜的构成材料。另外，希望提高支承基板的热传导性改善散热性及耐电力性，支承基板的构成材料达到廉价以降低器件制造成本，但是，这样的构成材料不限于满足与线膨胀系数有关的制约条件。另外，支承基板的构成材料若是加工性高的材料(例如硅等)，则可使支承基板的结构复杂化，可将在MEMS及陀螺(ジヤイロ)等多样的器件中以离子注入层为分离面从压电基板分离形成压电薄膜的方法展开。但是，该加工性高的支承基板的材料中，难以满足与线膨胀系数相关的制约条件。这样，可作为支承基板选定的构成材料有大的限制。
另外，专利文献1中存在的问题是，在由离子注入层形成的分离面形成电极并形成弹性表面波器件，但是，在该情况下，即使实施压电性恢复处理，由于也残留一定程度的离子，因而在分离面附近区域压电性劣化的程度大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高了支承基板的构成材料的选择性的压电器件的制造方法及得到更良好的特性的压电器件。
本发明提供一种由支承基板支承压电薄膜的复合压电基板的制造方法，其实施：向压电基板注入离子化的元素而在压电基板中形成元素的浓度达到峰值的部分的离子注入工序；在压电基板的离子注入面侧，形成由与压电基板同一种材料构成的临时支承基板或者作用于与压电基板的界面的热应力比作用于支承基板和压电基板的界面的热应力小的临时支承基板的临时支承工序；对形成有临时支承基板的压电基板进行加热，以注入到压电基板的元素的浓度达到峰值的部分作为分离面从压电基板分离压电薄膜的加热工序；以及在从压电基板分离的压电薄膜上形成支承基板的支承工序。
在该制造方法中，可使用以使注入到压电基板的元素的浓度达到峰值的部分作为分离面并从压电基板分离形成压电薄膜的方法制造由支承基板支承压电薄膜而成的复合压电基板。临时支承基板几乎不存在与压电薄膜的界面作用的热应力，或者，作用于压电薄膜的界面的热应力小于作用于支承基板和压电薄膜的界面的热应力，由于将该临时支承基板形成于压电基板的离子注入面侧而实施加热工序，因而可降低该工序中的作用于压电薄膜和临时支承基板的界面的热应力。另外，作用于规定界面的热应力是根据假设没有该界面的约束的状态下的该界面两侧附近区域的线膨胀之差而定的。由于支承基板自身在用于使注入到压电基板的元素的浓度达到峰值的部分的分离、压电性恢复的加热工序之后形成于压电薄膜，因而作为支承基板的构成材料可选定任意线膨胀系数的材料。
本发明的支承工序为将支承基板形成于压电薄膜的从压电基板分离的分离面侧的工序，优选实施：在支承工序之后除去形成于压电薄膜的离子注入面侧的临时支承基板的临时支承基板除去工序、和在该离子注入面侧形成压电器件的功能电极的电极形成工序。
在该制造方法中，压电薄膜的表背与现有的制造方法相反，压电薄膜的分离面面向支承基板侧，压电薄膜的离子注入侧的面与支承基板逆向。另外，在通过以注入到压电基板的元素的浓度达到峰值的部分为分离面从压电基板分离形成压电薄膜的方法而形成的压电薄膜中，具有注入离子的残留密度越小则局部的压电性劣化越少的趋势，较之压电基板中注入的元素的浓度达到峰值的部分即分离面附近，还是离子注入侧的面附近一方的压电性劣化小。这样，在本发明中，通过在压电性劣化小的离子注入面侧形成功能电极，制造比现有技术更为良好的器件特性的压电器件。
优选本发明的临时支承基板具有被蚀刻层，临时支承基板除去工序通过对被蚀刻层进行蚀刻而除去临时支承基板。
通过利用蚀刻进行临时支承基板的分离，可不对压电薄膜施加无用的应力及冲击而除去临时支承基板，进而可抑制压电薄膜中发生缺陷。由此，可以使器件特性安定并制造压电器件。另外，可对除去了被蚀刻层后的临时支承基板本体进行再利用，在成本面上也有利。
优选本发明的加热工序为在通过加热到规定温度而从压电基板分离压电薄膜之后，在比该规定温度高的高温下对压电薄膜加热的工序。
在对将注入到压电基板的元素的浓度达到峰值的部分作为分离面进行了分离的压电薄膜用高温进行了热处理的情况下，通过除去残留于晶格间的残留离子、减小离子注入时产生的晶格变形并恢复结晶性来恢复压电性。由此，在实施用高温的热处理(退火处理)的情况下，可以用良好的器件特性制造压电器件。
优选本发明的支承基板具有层叠于压电薄膜的电介体膜。
例如，在滤波器等中，有时以控制传播的波的传播速度或者提高可靠性等为目的而在压电薄膜上层叠电介体膜。在这种构成的情况下，作为电介体膜需要选择适合其目的的合适的介电常数的构成材料，但是，现有技术由于受热应力的制约因而作为电介体膜可选定的构成材料仍然受到很多限制。根据本发明，由于在加热工序之后将具有电介体膜的支承基板形成于压电薄膜，因而不需要考虑作用于压电薄膜和电介体膜的界面的热应力，进而可以选择任意线膨胀系数的构成材料。
本发明的电极形成工序中优选在压电薄膜上形成IDT电极作为压电器件的功能电极。
由此，可将复合压电基板用作表面波器件及界面波器件。
优选本发明的支承基板由牺牲层区域及支承层区域构成并具有层叠于压电薄膜的膜片层，在支承工序后实施除去牺牲层区域而形成空洞部的工序。
在通过将注入到压电基板的元素的浓度达到峰值的部分作为分离面并从压电基板分离形成压电薄膜的方法而形成的压电薄膜中，具有越靠近离子注入侧的面附近则注入离子的冲击能量越大且晶格的点阵间距伸长的趋势，分离面侧为凹、离子注入面侧为凸的应力残留于压电薄膜。由于现有技术为压电薄膜的离子注入面侧露出于膜片结构的空洞部的结构，因而空洞部侧压电薄膜为凸，容易产生粘膜现象(空洞部垮塌的现象)。如上所述，根据本发明，由于压电薄膜的表背与现有技术逆向，因而在膜片结构的与空洞部的相反侧，压电薄膜为凸，难以产生粘膜现象。因此，可制造特性安定的压电器件。
本发明的压电器件具有：将注入到压电基板的离子化的元素浓度达到峰值的部分作为分离面而从压电基板分离的压电薄膜；形成于压电薄膜的分离面侧的支承基板；和形成于压电薄膜的离子注入面侧的功能电极。
另外，优选本发明的压电器件的功能电极为IDT电极。
另外，优选本发明的压电器件为在支承基板和压电薄膜之间设置有将压电薄膜支承于支承基板的支承层区域和除去牺牲层区域而成的空洞部的构成。
根据本发明，由于在加热工序中，作用于与压电基板的界面的热应力几乎不存在，或者将作用于与压电基板的界面的热应力比作用于支承基板和压电基板的界面的热应力小的临时支承基板形成于压电基板的离子注入面侧，因而较之现有技术可抑制因在同工序的加热而引起的压电薄膜发生的缺陷。另外，本发明的复合压电基板在为压电单晶体材料的情况下，可进一步抑制缺陷而进行制造。由于支承基板自身在加热工序之后形成于压电薄膜，因而不需要考虑在加热工序作用于压电薄膜的界面的热应力，可选择任意线膨胀系数的构成材料。
因此，提高了压电薄膜的构成材料和支承基板的构成材料组合的选择性。例如，在滤波器用途的器件中，通过使支承基板的构成材料的线膨胀系数远小于压电薄膜的线膨胀系数，可提高滤波器的温度-频率特性。另外，可对支承基板选定热传导率高的构成材料以提高散热性及耐电力性，且可选择廉价的构成材料而降低使器件的制造成本。另外，例如可选择硅等加工性高的构成材料而使支承基板的结构复杂化，可将在MEMS及陀螺等多样的器件中以注入到压电基板的元素的浓度达到峰值的部分作为分离面从压电基板分离形成压电薄膜的方法展开。
另外，由于在压电性的劣化更小的压电薄膜的离子注入面侧形成有电极，因而可得到良好特性的压电器件。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的压电器件的制造方法的流程图；
图2是示意性表示在如图1所示的制造流程形成的压电器件的制造过程的图；
图3是示意性表示在如图1所示的制造流程形成的压电器件的制造过程的图；
图4是说明基于压电器件的结构的本发明作用效果之一例的图；
图5是表示本发明第二实施方式的压电器件的制造方法的流程图；
图6是示意性表示在如图5所示的制造流程形成的压电器件的制造过程的图；
图7是示意性表示在如图5所示的制造流程形成的压电器件的制造过程的图；
图8是说明基于压电器件的结构的本发明的作用效果之一例的图；
图9是表示本发明第三实施方式的压电器件的制造方法的流程图；
图10是示意性表示在如图9所示的制造流程形成的压电器件的制造过程的图；
图11是示意性表示在如图9所示的制造流程形成的压电器件的制造过程的图。
符号说明
1、21、41…压电基板
2、22…离子注入部分
3、23，43…被蚀刻层
4、24、44…临时基板
10…表面波器件
11、31、51…压电薄膜
12…电介体膜
13、33…基体基板
14…IDT电极
15…IDT电极保护膜
16…配线
17…凸片(bump)
18…焊锡球
30…体波器件(バルク波デバイス)
32A…牺牲层区域
32B…支承层区域
34、54…下部侧电极
35、55…上部侧电极
36…孔
38…空洞部
39…外部端子
50…陀螺器件
50A…振子
50B…硅振动板
56…绝缘层
57…支承基板
具体实施方式
第一实施方式
参照图1～4说明具有本发明第一实施方式的复合压电基板的弹性表面波器件的制造方法。图1是表示本实施方式的弹性表面波器件的制造方法的流程图。图2、图3是表示在图1流程图所示的制造过程的模式构成的剖面图。
首先，准备压电体的单晶体基板即压电基板1，进行离子注入工序(图1、图2：S101)。在离子注入工序中，从压电基板1的平坦的一主面注入离子，在该一主面(离子注入侧的面)附近的内部形成离子注入部分2。
在此，作为压电基板1使用了LT(LiTaO3)单晶体基板。另外，压电基板1可通过在离子注入部分2的后述的热而分离，只要是具有压电性的材质则可使用任意材料，除LT之外，还可使用LN(LiNbO3)、LBO(Li2B4O7)、硅酸镧镓(ランガサイト，La3Ga5SiO14)、KN(KNbO3)、KLN(K3Li2Nb5O15)等。
在此，在加速能量为150KeV、剂量(ド一ズ量)为1.0×1017atom/cm2的条件下将氢离子注入到压电基板1。由此，在压电基板1上，在距离子注入侧的面深度约1μm的区域使氢离子的分布集中，该区域成为离子注入部分2。该离子注入部分2为使注入到压电基板的离子元素的浓度达到峰值的部分。另外，注入的离子最好根据压电基板1的材质选定，可使用氦离子及氩离子等。另外，离子注入的条件最好也是根据压电基板1的材质及压电薄膜的厚度酌情设定，例如若加速能量为75KeV，则深度约0.5μm的区域成为离子注入部分2。
然后，进行在压电基板1的离子注入面层叠形成被蚀刻层3的被蚀刻层形成工序(图1、图2：S102)。被蚀刻层3最好采用在后面的临时支承基板除去工序对压电薄膜及支承基板确保选择性地能够蚀刻的构成材料，可使用ZnO、SiO2、AlN等无机材料及Cu、Al、Ti等金属材料、聚酰亚胺系等有机材料、或者它们的多层膜等。另外，也可以不设置被蚀刻层。
然后，进行在层叠于压电基板1的被蚀刻层3上粘合临时基板4的临时支承工序(图1、图2：S103)。在此，临时基板4与被蚀刻层3一起构成临时支承基板。作用于由被蚀刻层3和临时基板4构成的临时支承基板的与压电基板1的界面的热应力小于后述的支承基板，优选选择可小到不造成问题的程度的构成材料。
在此，作为临时基板4的构成材料采用与压电基板1同一种的LT基板，作为被蚀刻层3的构成材料采用分别对Cu膜及SiO2膜进行溅射成膜而层叠的结构。因此，临时基板4单体的线膨胀系数和压电基板1单体的线膨胀系数相等，由此，可使作用于由被蚀刻层3和临时基板4构成的复合材料即临时支承基板与压电基板1(压电薄膜11)的界面的热应力足够小达到不成为问题的程度。另外，被蚀刻层3的线膨胀系数与LT基板的线膨胀系数不同，将上述Cu膜那样的延展性高的构成材料(金属材料等)直接层叠于压电基板1，同时将被蚀刻层3的厚度减薄至必要的程度(压电基板及临时基板的1/10以下)，由此可降低与压电基板1(压电薄膜11)的界面的热应力。
然后，进行对配设有被蚀刻层3及临时基板4的压电基板1加热的加热工序(图1、图2：S104)。由此，以压电基板1内部的离子注入部分2为分离面将压电薄膜从压电基板1分离，形成由临时基板4及形成有被蚀刻层3的压电薄膜11构成的复合压电基板。在此，为了在分离压电薄膜11的同时恢复其压电性，在比从压电基板1加热分离压电薄膜11而需要的分离温度(具体而言为400℃左右)高的温度的退火温度下进行长时间(具体而言为500℃、3个小时)的热处理。由此，在升温过程中以离子注入部分2为分离面将压电薄膜11分离，其后，抽出残留于晶格间的氢离子，同时减小离子注入时产生的晶格变形，恢复结晶性，其结果是使压电性恢复。
其次，使压电薄膜11的分离面平坦化，进行形成电介体膜12的平坦化·电介体膜形成工序(图1、图2：S105)。该工序只要至少在退火温度以下、优选在分离温度以下实施就可采用任意方法而实现，但是电介体膜12也可以不设置本发明必须的构成。
在此，通过CMP处理等对压电薄膜11的分离面进行研磨而将其表面粗糙度Ra设为1nm以下。另外，作为电介体膜12例如成膜硅氧化物、硅氮化物、硅氧氮化物、金属氧化物、金属氮化物、金刚石类碳等。由此，可根据电介体膜12的介电常数控制弹性表面波器件的弹性表面波的传播速度，可以很容易实现所期望的器件特性。另外，作为电介体膜12当然是合适的介电常数，优选使用热传导率高且线膨胀系数小的材质。因此，例如也可以如线膨胀系数小的层和热传导率高的层的双层结构那样由多个层构成电介体膜12。若热传导率高则可改善弹性表面波器件的散热性和耐电力性，若线膨胀系数小则可改善弹性表面波器件的温度-频率特性。
然后，进行在层叠于压电薄膜11的电介体膜12上粘合基体基板13的支承工序(图1、图2：S106)。对于该工序，只要在至少退火温度以下优选分离温度以下可实施则就可以采用任意方法实现。
基体基板13与电介体膜12一起构成支承基板。由电介体膜12和基体基板13构成的支承基板不需要如上述的临时支承基板那样考虑加热工序中的作用于与压电基板(压电薄膜)的界面的热应力，可选择任意线膨胀系数的构成材料。因此，作为电介体膜12及基体基板13，可采用以单体的线膨胀系数明显小于压电薄膜11的构成材料，可显著改善弹性表面波器件的温度-频率特性。另外，通过作为电介体膜12及基体基板13采用热传导性好的构成材料，由此可改善弹性表面波器件的散热性、耐电力性。另外，作为电介体膜12及基体基板13，通过采用廉价的构成材料、形成方法，还可降低弹性表面波器件的制造成本。
其次，进行除去由被蚀刻层3及临时基板4构成的临时支承基板的临时支承基板除去工序(图1、图3：S107)。对于该工序，只要可以在至少退火温度以下、优选在分离温度以下实施，则就可采用任意方法实现。
在此，为了除去由被蚀刻层3及临时基板4构成的临时支承基板，而对被蚀刻层3进行湿式蚀刻、或者干式蚀刻。通常，若被蚀刻层3为无机系材料、金属系材料则使用湿式蚀刻，若是有机系材料则使用干式蚀刻。由此，可不对压电薄膜11施加无用的应力及冲击而除去被蚀刻层3及临时基板4，可抑制压电薄膜11中发生的缺陷。另外，优选将从被蚀刻层3分离的临时基板4在其后的弹性表面波器件的制造中再利用。
其次，在压电薄膜11上形成IDT电极14、引出配线16等，进行作为IDT电极保护膜15而形成SiO2膜的电极形成·保护膜形成工序(图1、图3：S108)。IDT电极14的构成为将两个梳齿状电极彼此不同地配置，根据器件的样式使用Al、W、Mo、Ta、Hf、Cu、Pt、Ti、Au等单体或者层叠多层。另外，也可以是它们的合金。引出配线16使用Al、Cu等。对于该工序，只要可以在至少退火温度以下、优选为分离温度以下实施，则就可采用任意方法实现。
然后，形成做成外部端子的凸片17及焊锡球18，对由压电薄膜11、电介体膜12及基体基板13构成的复合压电基板进行切割，进行形成多个弹性表面波器件10的外部端子形成·器件剪切工序(图1、图3：S109)。对于该工序，只要可以在至少退火温度以下、优选为分离温度以下实施，则就可采用任意方法实现。
通过利用以上的各工序制造弹性表面波器件10，可以形成在由电介体膜12及基体基板13构成的支承基板上形成有以离子注入部分为分离面从压电基板分离形成压电薄膜的方法得到的极薄的压电薄膜11而成的复合压电基板。通过使用可抑制加热工序中的热应力的临时支承基板制造弹性表面波器件10，可比现有技术更有效地抑制基于热应力的压电薄膜11发生缺陷。由于电介体膜12及基体基板13在加热工序之后形成于压电薄膜11，因而可以不考虑加热工序中的热应力而选定构成材料。
另外，在离子注入部分分离并从单晶体基板切出的单晶体膜压电薄膜与利用成膜等形成的压电薄膜相比，容易因劈开而引起压电膜的破坏，以往，在用于压电性恢复的热处理时对因线膨胀系数差而引起的应力必须有特殊的考虑。但是，根据本发明，可抑制线膨胀系数差引起的应力，可以很容易得到单晶体的压电薄膜。
另外，电介体膜12及基体基板13构成的支承基板在压电薄膜11的从压电基板1分离的分离面层叠。因此，现有方法制造时，得到压电薄膜11的分离面侧和离子注入侧逆向的弹性表面波器件10。在此，现有方法制造时，参照图4说明基于压电薄膜11的分离面侧和离子注入侧逆向的弹性表面波器件10的结构的本发明的作用效果之一例。
图4(A)是现有方法制造的弹性表面波器件的示意图，图4(B)是本发明制造的弹性表面波器件的示意图。任何情况下，都是通过离子注入工序从离子注入面A向压电基板1注入离子，由此形成离子注入部分2，将离子注入部分2作为分离面B从压电基板1分离压电薄膜11。现有方法中，通过在离子注入侧的面A形成支承基板，在压电薄膜11的分离面B形成器件的功能电极。另一方面，本发明中，在离子注入侧的面A形成临时支承基板后，在分离面B形成支承基板，在除去了临时支承基板后的离子注入侧的面A形成器件的功能电极。
通过将离子注入部分作为分离面从压电基板分离形成压电薄膜的方法形成的压电薄膜11中，即使在加热工序恢复结晶性及压电性，也有一定程度的氢离子残留。而且，氢离子的残留密度在压电基板1的成为离子注入部分2的区域、即压电薄膜11的分离面B的附近区域大，在离子注入侧的面A的附近区域小。由于具有越是氢离子的残留密度小的区域，局部的压电性的劣化越降低的趋势，所以在分离面B的附近区域，压电性的劣化程度大，在离子注入侧的面A附近，压电性的劣化程度小。因此，本发明制造的弹性表面波器件中，通过在压电性的劣化小的离子注入侧的面A形成功能电极，得到比现有方法制造的弹性表面波器件好的器件特性。
另外，该第一实施方式中，表示了弹性表面波器件的制造方法，但弹性界面波器件也可以通过同样的工序制造。
第二实施方式
然后，参照图5～图8对本发明第二实施方式的具有复合压电基板的体波器件的制造方法进行说明。图5是表示本实施方式的体波器件的制造方法的流程图。图6、图7是表示图5的流程图所示的制造过程中的示意构成的剖面图。
与第一实施方式相同，首先进行离子注入工序(图5：S201)。然后，进行被蚀刻层形成工序(图5：S202)。然后进行临时支承工序(图5：S203)。然后进行加热工序(图5、图6：S204)。由此，在1μm程度厚度的压电薄膜31的离子注入侧的面配设由被蚀刻层23及临时基板24构成的临时支承基板。另外，与第一实施方式相同，也可以不设置被蚀刻层。
然后，将压电薄膜31的分离面平坦化，形成用于驱动体波器件的下部侧电极34(下部驱动电极及下部引出配线)(图5、图6：S205)。对于该工序，只要可以在至少退火温度以下、优选为分离温度以下实施，则就可采用任意方法实现。
另外，下部驱动电极的电极材料可以是对应于体波器件要求的物性值的任何材料，可以采用W及Mo及Ta及Hf等高融点金属材料、Cu及Al等低电阻金属、难以引起Pt等的热扩散的金属材料、与Ti、Ni之类的压电材料的密合性高的金属材料、或包含这些的多层结构膜。另外，电极形成方法可以是对应于电极材料的种类及所期望的物性值的任何方法，可以采用EB蒸镀、溅射、CVD等。作为下部引出配线的电极材料，可以使用Cu及Al等。
然后，形成膜片结构的牺牲层区域32A(图5、图6：S206)。对于该工序，只要可以在至少退火温度以下、优选为分离温度以下实施，则就可采用任意方法实现。
然后，形成膜片结构的支承层区域32B(图5、图6：S207)。对于该工序，只要可以在至少退火温度以下、优选为分离温度以下实施，则就可采用任意方法实现。另外，支承层区域32B的表面进行研磨使其平坦化。
膜片结构的牺牲层区域32A和支承层区域32B构成膜片层。牺牲层区域32A的材料可以选择之后除去牺牲层时得到与下部侧电极34的蚀刻选择性那样的可选择蚀刻气体或者蚀刻液的材料。Ni·Cu·Al等金属、及SiO2·ZnO·PSG(磷硅酸玻璃)等绝缘膜及有机膜等可作为牺牲层材料使用。
然后，在由牺牲层区域32A和支承层区域32B构成的膜片层上接合基体基板33(图5、图6：S208)。对于该工序，只要可以在至少退火温度以下、优选为分离温度以下实施，则就可采用任意方法实现。
基体基板33与膜片层一同构成支承基板。该支承基板(基体基板33、牺牲层区域32A、及支承层区域32B)可以不考虑作用于与压电基板(压电薄膜31)的界面的热应力而选定任意的线膨胀系数的构成材料。
然后，蚀刻被蚀刻层23，除去由被蚀刻层23及临时基板24构成的临时支承基板(图5、图7：S209)。对于该工序，只要可以在至少退火温度以下、优选为分离温度以下实施，则就可采用任意方法实现。
然后，在压电薄膜31的离子注入面形成用于驱动体波器件的上部侧电极35(上部驱动电极及上部引出配线)(图5、图7：S210)。该工序中，只要可以在至少退火温度以下、优选为分离温度以下实施，则就可以采用任意方法实现。此时，进行在压电薄膜31上开设多个孔36的加工，设置用于除去牺牲层的蚀刻剂导入孔和下部电极配线的取出孔。在下部电极配线的取出孔形成通路电极及焊盘电极。开孔加工通过使用光刻技术对抗蚀剂进行图案化，以该抗蚀剂为研磨的干式蚀刻进行。上部电极材料也与下部电极材料相同，只要适宜使用与体波器件要求的物性值相对应的材料即可。
然后，从与牺牲层区域32A连通的孔36向牺牲层区域32A导入蚀刻剂，除去牺牲层区域32A的构成材料，形成膜片结构的空洞部38(图5、图7：S211)。根据牺牲层区域32A的构成材料选择湿式蚀刻、或干式蚀刻。湿式蚀刻液及蚀刻气体可以选择对于压电薄膜31及电极34、35没有影响的材料。
然后，形成由凸片及焊锡球构成的外部端子39，对由压电薄膜31、支承层区域32B、及基体基板33构成的复合压电基板进行切割，形成多个体波器件30(图5、图7：S212)。
通过利用以上的各工序制造体波器件30，可以形成在由支承层区域32B及基体基板33构成的支承基板上形成以离子注入部分为分离面从压电基板分离形成压电薄膜的方法得到的极薄的压电薄膜31而成的复合压电基板。通过使用可以抑制加热工序的热应力的临时支承基板制造体波器件30，相比目前可以抑制基于热应力的压电薄膜31产生缺陷。牺牲层区域32A、支承层区域32B及基体基板33在加热工序后形成于压电薄膜31上，因此，可以不考虑加热工序引起的热应力而选定构成材料。
另外，由支承层区域32B及基体基板33构成的支承基板层叠于压电薄膜31的从压电基板21分离的分离面。因此，在现有方法制造时，得到压电薄膜31的分离面侧和离子注入侧逆向的体波器件30。在此，现有方法制造时，参照图8说明基于压电薄膜31的分离面侧和离子注入侧逆向的体波器件30的结构的本发明的作用效果之一例。
图8(A)是现有方法制造的体波器件的示意图，图8(B)是本发明制造的体波器件的示意图。任何情况下，都是通过离子注入工序从离子注入侧的面A向压电基板21注入离子，由此形成离子注入部分22，将离子注入部分22作为分离面B从压电基板21分离压电薄膜31。现有方法中，通过在离子注入侧的面A形成膜片层，构成膜片结构的空洞部38。另一方面，本发明中，在离子注入侧的面A形成临时支承基板后，在分离面B形成膜片层，构成膜片结构的空洞部38。
通过将离子注入部分作为分离面从压电基板分离形成压电薄膜的方法形成的压电薄膜31中，越是离子注入侧的面A的附近，氢离子的冲击能量越大，晶格的点阵间距加宽。因此，分离面侧成为凹、离子注入面侧成为凸那样的应力残留于压电薄膜上。因此，本发明制造的体波器件中，成为凸的离子注入面侧与膜片结构的空洞部成逆侧，相比现有方法制造的体波器件，难以产生空洞部压溃的粘膜现象，得到可靠性高的结构。
另外，该第二实施方式的制造方法可以适用于具有其它膜片结构的器件，例如FBAR器件及板波器件、兰姆波器件。
第三实施方式
下面，参照图9～图11说明具有本发明第三实施方式的复合压电基板的陀螺器件的制造方法。另外，陀螺器件为如下构成，通过压电振子使硅振动板弯曲振动，且通过压电振子检测因旋转而作用于硅振动板的科里奥利力。在此，以通过由陀螺器件的压电薄膜和驱动电极构成的压电振子、和形成压电振子的硅振动板构成的音叉型的陀螺器件的制造方法为例进行说明。图9是表示本实施方式的陀螺器件的制造方法之一部的流程图。图10、图11是表示图9的流程图所示的制造过程下的示意构成的剖面图。
与第一·第二实施方式相同，首先进行离子注入工序(图9：S301)。然后进行被蚀刻层形成工序(图9：S302)。然后进行临时支承工序(图9：S303)。然后进行加热工序(图9、图10：S304)。由此，在1μm程度厚度的压电薄膜51的离子注入面配设由被蚀刻层43及临时基板44构成的临时支承基板。另外，被蚀刻层也可以不设置。
然后，将压电薄膜51的分离面平坦化，形成用于驱动后述的振子50A的下部侧电极54，相对于下部侧电极54层叠形成绝缘层56(图9、图10：S305)。绝缘层56为后述的振子50A和硅振动板50B的接合层。对于该工序，只要可以在至少退火温度以下、优选为分离温度以下实施，则就可以采用任意方法实现。
另外，下部侧电极54的电极材料可以是对应于陀螺器件要求的物性值的任何材料，可以采用W及Mo及Ta及Hf等高融点金属材料、Cu及Al等低电阻金属、难以引起Pt等的热扩散的金属材料、与Ti、Ni之类的压电材料的密合性高的金属材料、或包含这些的多层结构膜。另外，绝缘层56可以使用氧化硅及氮化硅等。
然后，对于绝缘层56粘合硅振动板50B(图9、图10：S306)。对于该工序，只要可以在至少退火温度以下、优选为分离温度以下实施，则就可以采用任意方法实现。
硅振动板50B与下部侧电极54及绝缘层56一同构成支承基板。该支承基板(下部侧电极54、绝缘层56、及硅振动板50B)可以不考虑作用于与压电基板(压电薄膜)的界面的热应力而选定任意的线膨胀系数的构成材料。
然后，除去被蚀刻层43，除去由被蚀刻层43及临时基板44构成的临时支承基板(图9、图10：S307)。对于该工序，只要可以在至少退火温度以下、优选为分离温度以下实施，则就可以采用任意方法实现。
然后，在压电薄膜51的离子注入面形成用于驱动陀螺器件的上部侧电极55，将上部侧电极55、压电薄膜51及下部侧电极54图案化为规定形状，形成振子50A(图9、图10：S308)。对于该工序，只要可以在至少退火温度以下、优选为分离温度以下实施，则就可以采用任意方法实现。上部侧电极材料也与下部侧电极材料相同，只要适宜使用与陀螺器件要求的物性值相对应的材料即可。
然后，在硅振动板50B上粘合涂布有粘接剂的支承基板57(图9、图11：S309)。对于该工序，只要可以在至少退火温度以下、优选为分离温度以下实施，则就可采用任意方法实现。
然后，利用F系气体对硅振动板50B进行干式蚀刻，将其加工为所期望形状(音叉型)(图9、图11：S310)。对于该工序，只要可以在至少退火温度以下、优选为分离温度以下实施，则就可采用任意方法实现。
然后，取除支承基板57，形成由振子50A和硅振动板50B构成的陀螺器件50(图9、图11：S310)。
通过利用以上的各工序制造陀螺器件50，可以形成在硅振动板50B上形成具有以离子注入部分为分离面从压电基板分离形成压电薄膜的方法得到的极薄的压电薄膜51的振子50A而成的复合压电基板。通过使用可以抑制加热工序的热应力的临时支承基板制造陀螺器件50，相比目前可以抑制基于热应力的压电薄膜51产生缺陷。由于硅振动板50B在加热工序之后形成于振子50A上，因而可不考虑加热工序的热应力而选定构成材料。
另外，与该制造方法同样，可制造RF开关器件等各种MEMS器件。在MEMS器件中，作为器件支承材料根据加工性多数情况使用硅基板，但是由于硅基板的线膨胀系数比压电基板(压电薄膜)小，因而在现有的方法中难以加热至退火温度，但是，在本发明中，可毫无问题地制作以硅基板为支承基板的MEMS器件。

Claims (10)

1.一种复合压电基板的制造方法，其为由支承基板支承压电薄膜的复合压电基板的制造方法，其包含：
向压电基板注入离子化的元素而在所述压电基板中形成所述元素的浓度达到峰值的部分的离子注入工序；
在所述压电基板的离子注入面侧，形成由与所述压电基板同一种材料形成的临时支承基板或者作用于与所述压电基板的界面的热应力比作用于所述支承基板和所述压电基板的界面的热应力小的临时支承基板的临时支承工序；
对形成有所述临时支承基板的所述压电基板进行加热，并以注入到所述压电基板的元素的浓度达到峰值的部分作为分离面从所述压电基板分离所述压电薄膜的加热工序；和
在从所述压电基板分离的所述压电薄膜上形成所述支承基板的支承工序。
2.如权利要求1所述的复合压电基板的制造方法，其中，
所述支承工序为将所述支承基板形成于所述压电薄膜的从所述压电基板分离的分离面侧的工序；
在所述支承工序之后，实施除去形成于所述压电薄膜的离子注入面侧的所述临时支承基板的临时支承基板除去工序和在除去了所述临时支承基板的离子注入面侧形成压电器件的功能电极的电极形成工序。
3.如权利要求1或2所述的复合压电基板的制造方法，其中，
所述临时支承基板具有被蚀刻层，
所述临时支承基板除去工序通过对所述被蚀刻层进行蚀刻而除去所述临时支承基板。
4.如权利要求1～3中任一项所述的复合压电基板的制造方法，其中，所述加热工序包括：在通过加热将所述压电薄膜从所述压电基板分离之后，将所述压电薄膜加热至比将该压电薄膜分离所需的加热温度高的高温的退火工序。
5.如权利要求1～4中任一项所述的复合压电基板的制造方法，其中，所述支承基板具有层叠于所述压电薄膜的电介体膜。
6.如权利要求2～5中任一项所述的复合压电基板的制造方法，其中，所述电极形成工序中在所述压电薄膜上形成IDT电极作为压电器件的功能电极。
7.如权利要求1～6中任一项所述的复合压电基板的制造方法，其中，
所述支承基板包括由牺牲层区域和支承层区域构成且形成于压电薄膜的膜片层及形成于所述膜片层的支承基板，
在所述支承工序之后，实施除去所述牺牲层区域而形成空洞部的工序。
8.一种压电器件，其具有：
通过将注入到压电基板的离子化的元素浓度达到峰值的部分作为分离面并从所述压电基板分离而形成的压电薄膜；
形成于所述压电薄膜的所述分离面侧的支承基板；和
形成于所述压电薄膜的离子注入面侧的功能电极。
9.如权利要求8所述的压电器件，其中，所述功能电极为IDT电极。
10.如权利要求8或者9所述的压电器件，其中，在所述支承基板和所述压电薄膜之间设有使所述压电薄膜支承于所述支承基板的支承层区域及除去牲层区域而形成的空洞部。
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