CN102569640B - 复合压电基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够有效利用压电体材料来形成均匀厚度的极薄压电膜的复合压电基板的制造方法。包括：a)准备压电体基板和支撑基板；b)从压电体基板的表面注入离子，在压电体基板内在距离表面规定深度的区域中形成缺陷层；c)对形成了缺陷层的压电体基板的表面和支撑基板的表面中的至少一个，去除附着在表面(2a、10a)中的杂质，使构成表面(2a、10a)的原子直接露出并活性化；d)在压电体基板的表面上接合支撑基板，形成基板接合体；e)采用形成于压电体基板内的缺陷层来分离基板接合体，从压电体基板剥离压电体基板的表面和缺陷层之间的剥离层，形成与支撑基板相接合的复合压电基板(30)；f)对复合压电基板的剥离层的表面进行平滑化。

Description

复合压电基板的制造方法
本申请是国际申请日为2008年10月23日、国家申请号为200880021773.0的发明申请的分案申请，该申请的发明创造名称为复合压电基板的制造方法。
技术领域
本发明涉及复合压电基板的制造方法，更详细地，涉及具有压电膜的复合压电基板的制造方法。
背景技术
近年，利用极薄压电体(极薄压电膜)的滤波器等的开发正活跃进行着。虽然一般对这些滤波器等极薄压电膜采用由溅射法和CVD法等堆积法形成的AlN薄膜和ZnO薄膜，但是每一个的C轴都是在基板上下排列的C轴取向膜。
另一方面，也提出有如下方案，即，将压电体的单晶体基板粘贴在支撑基板上后，通过采用研磨来对压电体的单晶体基板进行薄化，从而制造具有压电膜的复合压电基板。
例如，在图6的剖面图所示的弹性表面波装置100中，由形成有励磁电极105的单晶体构成的压电基板101在隔着玻璃层108预先与保护基板103相接合的状态下被研磨而被薄板化(例如，参照专利文献1和非专利文献1)。
此外，提出有如下方案，即，在压电基板中注入氢离子，将压电基板和支撑基板置于湿润气氛下，并在各个基板表面形成亲水基后，粘贴压电基板和支撑基板，之后，进行高速加热，按照离子注入的深度来分割压电基板从而得到压电薄膜(例如，参照专利文献2)。
专利文献1：JP特开2002-16468号公报
专利文献2：JP特表2002-534885号公报
非专利文献1：Y.Osugi et al，“Single crystal FBAR with LiNbO3 andLiTaO3 piezoelectric substance layers”，2007 IEEE MTT-S InternationalMicrowave Symposium，p.873-876
但是，根据用于取得取向膜的成膜温度和成膜条件等，采用堆积法形成的压电膜的材料制约严格，主要利用AlN。此外，由于也无法控制晶体轴的取向方向，而主要采用C轴取向轴，所以使压电轴倾斜而引起的振动模式的工序较难。
另一方面，对研磨压电体的单晶体基板后而形成的压电膜来说，由于大部分的压电单晶体作为研磨屑而被废弃，所以材料的利用效率较差。并且，由于压电膜的厚度受研磨速度的偏差、研磨前的基板的弯曲影响，所以难以进行控制来得到均匀的厚度，从而生产性较差。
在专利文献2中，采用基于亲水基的接合。在该接合方法中，在压电基板表面和支撑基板表面形成亲水基，隔着该亲水基进行接合。由于基于该亲水基的接合极其微弱，所以为了得到强固的接合，需要经过在能分解亲水基的温度(例如400℃)下进行加热，使氢(H)从亲水基(OH)中脱离，从而强固压电基板表面和支撑基板表面的键合(bond)的工序。
但是，由于接合后脱离出氢气体，气体聚集在接合界面上，或形成微腔(micro cavity)，或残留于压电晶体中而不能充分去除氢气体，从而使晶体构造破损，产生压电性恶化这样的问题。由于微腔和晶体破坏而导致的接合界面的不均一，当应用于表面波滤波器和体波(bulk wave)滤波器时，引起弹性散射(elastic scattering)和由吸音而导致的发热，成为引发滤波器的插入损失的恶化和发热导致的耐电力性能恶化的主要原因。
特别地，在采用作为Li系压电材料的LiTaO3或LiNbO3的情况下，一旦残留有氢，则Li离子位的Li就和氢发生置换，易于产生压电性的恶化。
例如，采用钽酸锂(lithium tantalate)或铌酸锂(lithium niobate)基板作为压电基板，并且采用钽酸锂或铌酸锂基板作为支撑基板，通过CMP(化学机械研磨)来对压电基板和支撑基板的表面进行平滑化，之后将压电基板和支撑基板暴露在湿润气氛下而形成亲水基，使基板表面彼此相接进行粘贴，进行基于亲水基的弱接合，并在500℃下加热1小时后分解亲水基进行强固接合。采用这种方法接合的复合压电基板，在进行了基于亲水基的弱接合之后，在500℃下加热之前，通过施加外力在接合界面中容易发生剥离。另一方面，500℃下加热后，虽然强化了接合，但是在接合界面中会到处形成可见大小的腔。此外，如果在TEM(透过型电子战争显微镜)下观察接合界面的晶体排列，就观察到数十nm的腔和晶体排列的混乱。
更进一步地，如果采用非线性介电常数显微镜，注入H离子，在400℃下加热，并调查LiTaO3的极化状态时，可知最初排列好的极化极性在区域单位下局部发生反转，压电性发生恶化。如果在温度更高的500℃下加热，则压电性恶化更加显著。
本发明鉴于这样的实际情况，提供一种能够有效利用压电体材料来形成均匀厚度的极薄压电膜的复合压电基板的制造方法。
发明内容
本发明提供以下结构的复合电压基板的制造方法。
复合压电基板的制造方法包括：(a)第1工序，准备压电体基板和支撑基板；(b)第2工序，从上述压电体基板的表面注入离子，在上述压电体基板内在距离上述表面规定深度的区域中形成缺陷层；(c)清净活性化工序，对形成了上述缺陷层的上述压电体基板的表面和上述支撑基板的表面中的至少一个，去除附着在该表面中的杂质，使构成该表面的原子直接露出并活性化；(d)第3工序，在上述清净活性化工序后，在上述压电体基板的上述表面上接合上述支撑基板，形成基板接合体；(e)第4工序，采用形成于上述压电体基板内的上述缺陷层来分离上述基板接合体，从上述压电体基板剥离上述压电体基板的上述表面和上述缺陷层之间的剥离层，形成与上述支撑基板相接合的复合压电基板；(f)第5工序，对上述复合压电基板的上述剥离层的表面进行平滑化。
由上述方法制造接合了压电体基板的剥离层的复合压电基板，就能够在复合压电基板的表面形成极薄的压电体(极薄压电膜)。例如，能够采用单晶体的压电体基板，制造具有压电体的极薄单晶体膜的复合压电基板。
根据上述方法，能够在复合压电基板的制造中再次利用剥离层被剥离后的压电体基板。能够由1片压电体基板制造大量复合压电基板，与研磨压电基板来形成压电膜的情况相比，由于废弃压电体材料的量减少，所以能够减少高价的压电体的使用量。
此外，由于剥离层的厚度由注入离子时的能量决定，而不像研磨那样由基板的弯曲来影响压电体的厚度，所以在极薄的情况下也能够达到均一。因此，能得到表面具有均一厚度的极薄压电膜的复合压电基板。
优选在上述第2工序之后且在上述清净活性化工序之前或其之后，更优选在上述第5工序之后，还包括极化处理工序，该极化处理工序进行上述复合压电基板的上述剥离层的极化处理。
这种情况下，就避免了极化处理工序中在压电体基板的表面激发的焦电荷所造成的离子注入加工(剂量、注入深度)的偏差、基板的破损。
优选在上述第3工序中，注入离子时，在与自发极化的上述压电体基板的构成原子进行移位(shift)的方向相同的方向上注入离子。
这种情况下，能够针对压电体基板抑制由于离子注入而导致的压电性的恶化。
此外，由于是不采用基于清净活性化工序的OH基的接合，而不是采用基于亲水化处理的OH基的接合，所以不必分离残留在接合界面中的氢。因此，不需要为了分解亲水基而进行高温长时间的加热，此外，接合界面没有气体产生，也不形成微腔，在压电晶体中不残留氢气体。因此，能够抑制晶体构造的破损和压电性的恶化。特别地，在采用作为Li系压电材料的LiTaO3和LiNbO3时，不会产生由氢残留导致的Li离子位的Li和氢的交换，所以能够维持压电性。
利用在由上述方法制造的复合压电基板上形成的压电体基板的剥离层的极薄压电体，能够形成弹性表面波元件、弹性边界波元件、体波元件、板波元件等弹性波元件。在具有这些弹性波元件的电子部件的制造中，如果采用由上述方法制造的复合压电基板，就能够削减高价的压电体基板的使用量。
此外，本发明提供如下构成的复合压电基板的制造方法。
复合压电基板的制造方法包括：(1)第1工序，准备压电体基板和支撑基板；(2)第2工序，从上述压电体基板的表面注入离子，在上述压电体基板内在距离上述表面规定深度的区域中形成缺陷层；(3)第3工序，在上述压电体基板的上述表面上接合上述支撑基板，形成基板接合体；(4)第4工序，采用形成于上述压电体基板内的上述缺陷层来分离上述基板接合体，从上述压电体基板剥离上述压电体基板的上述表面和上述缺陷层之间的剥离层，形成与上述支撑基板相接合的复合压电基板；(5)第5工序，对上述复合压电基板的上述剥离层的表面进行平滑化；(6)第6工序，在上述第2工序之后且上述第3工序之前或其之后，进行上述复合压电基板的上述剥离层的极化处理。
根据上述方法，即使由于离子注入而极性产生反转，也能够修复。
根据本发明的复合压电基板的制造方法，能够有效利用压电体材料，形成均匀厚度的极薄压电膜。
附图说明
图1是表示复合压电基板的制造工序的剖面图。(实施例1)
图2是表示BAW设备的制造工序的剖面图。(实施例2)
图3是表示BAW设备的制造工序的剖面图。(实施例3)
图4是BAW设备的剖面图。(实施例3)
图5是表示SAW设备的制造工序的剖面图。(实施例1)
图6是表示弹性表面波装置的剖面图。(现有例)
符号说明
2压电体基板
3剥离层
4缺陷层
10、10x支撑基板
30、30a复合压电基板
具体实施方式
以下，参照图1～图5说明本发明的实施方式。
<实施例1>参照图1、图5说明实施例1的SAW(surface acoustic wave：弹性表面波)设备的制造方法。
首先，参照图1说明SAW设备中采用的复合压电基板30的制造工序。图1是表示复合压电基板30的制造工序的剖面图。
(工序1)如图1(a-1)及(a-2)所示，准备压电体基板2和支撑基板10。例如，准备42°Y切割LiTaO3基板作为压电体基板2，准备Si基板作为支撑基板10。对各个基板2、10的表面2a、10a预先进行镜面研磨。
(工序2)接着，如图1(b)所示，如箭头8所示，向压电体基板2的表面2a注入离子，在压电体基板2内在距离表面2a规定深度的区域中，形成由虚线示意性地示出的缺陷层4。例如，向LiTaO3压电体基板2注入H+离子。注入能量为150KeV，剂量为9×1016cm-1。此时，就形成缺陷层4，在该缺陷层4中，H+离子分布于距离压电体基板2的表面2a约1μm左右的深度处。
(洗净活性化工序)将压电体基板2和支撑基板20放入减压室，对各自表面2a、10a束照射Ar离子，去除附着在表面2a、10a上的亲水基、氢、氧化被膜等杂质。去除杂质后的表面2a、10a直接露出构成基板2、10的原子，对其进行活性化。这样，一旦进行了清净活性化后的表面2a、10a彼此在真空中接触，则元素彼此间结成直接键合(bond)，能得到强固的接合。由于接合界面中不存在杂质，所以不必在接合后去除杂质，也能够抑制接合界面附近的晶体的破损。
(工序3)接着，如图1(c)所示，对压电体基板2的表面2a和支撑基板10的表面10a进行接合，形成基板接合体40。
在LiTaO3压电体基板2和Si支撑基板10的情况下，由于线热膨胀系数不同，所以优选在常温下，由等离子体对基板表面2a、10a进行活性化，进行在真空中接合的常温直接接合。
接合了LiTaO3压电体基板2和Si支撑基板10之后，在500℃下加热。由此，在距离注入了H+离子后的LiTaO3压电体基板2的表面2a为1μm深度的缺陷层4，沿着表面2a产生微腔，通过加热而该腔成长。
另外，在接合界面中，可以为了强化元素彼此的键合而配置微量(数nm)的Fe等金属元素。金属元素易于通过大气中的氧化反应等而受到污染。因此，金属离子的堆积优选在进行接合的、减压至真空的腔室内，在接合即将开始之前进行。
(工序4)接着，如图1(d)所示，采用形成在压电体基板2内的缺陷层4来分离基板接合体40的压电体基板2和支撑基板10，从压电体基板2剥离压电体基板2的表面2a和缺陷层4之间的剥离层3，从而形成与支撑基板10相接合的复合压电基板30。
例如，由于沿着形成于距离LiTaO3压电体基板2的表面2a为1μm深度的缺陷层4中的微腔进行分离，所以分离成：1μm厚度的LiTaO3薄膜的剥离层3与支撑基板10的表面10a相接合的复合压电基板30、和从表面2a侧剥离了LiTaO3薄膜的剥离层3的LiTaO3压电体基板2。
(工序5)接着，如图1(e-1)及(e-2)中示意性所示，对形成了凹凸的破裂面即压电体基板2和复合压电基板30的表面2a、3a进行研磨，并如图1(f-1)及(f-2)所示，对压电体基板2和复合压电基板30的表面2k、3k进行平滑化。
例如，LiTaO3薄膜的剥离层3出现破裂面的复合压电基板30的表面3a、和剥离了LiTaO3薄膜的剥离层3后的LiTaO3压电体基板2的表面2a成为RMS(root mean square)下1nm左右的粗糙面，所以通过CMP(chemical-mechanical polishing：化学机械研磨)从表面2a、3a研磨并去除厚度100nm左右，从而平滑化。
(工序6)为了针对将表面3k平滑化后的复合压电基板30修正剥离层3的压电体的极化反转，来进行极化处理。例如，针对将表面3a平滑化后的LiTaO3薄膜的剥离层3，在400℃下进行施加5ms、22kV的脉冲电压的极化处理。
使构成压电体晶体的原子的一部分带正电或负电，进行离子化。对该离子化后的原子，例如施加电场后，带正电的离子在晶体内向阴极侧稍微移位，带负电的离子在晶体内向阳极侧稍微移位，产生电偶极子(電気双板子，dipole)。这种现象称为电极化(electric polarization)。即使停止施加电场也能维持极化状态的晶体也存在，这种状态如前所述称为自发极化(spontaneous polarization)。一旦在自发极化的压电体晶体中以高能量注入大量的离子，则该离子的移位状态就发生变化，极化的极性进行反转。部分的极化的反转会引起压电性的恶化，所以不优选。
因此，能够通过在注入离子后进行极化处理来修复极化的反转。例如，在LiNbO3的情况下，在700℃的加热气氛下施加22kV/mm的电场。极化处理优选在剥离工序后进行，考虑到支撑基板、电极的熔点和热膨胀系数差，温度在200～1200℃下进行。由于温度越高，矫顽电场(coercive electricfield)越降低，所以能够较低地抑制施加的电场。此外，由于如果在1μs～1分的范围中断续施加电场，则能够抑制由于直流电场导致的对晶体的损害，所以优选。此外，为了缓和由于离子注入而受到的晶体的形变，优选在200℃以上进行加热。为了避免极化的消除，用于得到晶体形变的加热温度比居里温度低100℃以上。
另外，极化反转等的压电性的恶化能够通过工序6的极化处理来恢复，但是由于给晶体施加负担，所以优选极力抑制至工序6之前的极化反转等的压电性恶化。此外，由于晶体材料和晶体方位(crystal orientation)的不同，也存在极化处理较难的压电体，所以至工序6之前的压电性恶化的抑制策略也很重要。
极化是通过离子化后的压电晶体的构成元素稍微进行移位而产生的。一般，用于稍微移位的能量比构成元素从晶体单位偏离的能量小。因此，通过从与显示出自发极化的离子的移位方向相同的方向注入离子，能够抑制自发极化的极性反转发生。
例如，LiTaO3和LiNbO的情况下，由于Li离子或Ta离子、Nb离子在+C轴方向稍微移位，所以优选从-C轴侧向+C轴侧注入离子。另外，如果将离子的注入方向与C轴构成的角度θ设为-90°＜θ+90°的范围，则具有效果。
此外，在工序4中，剥离优选在压电体的居里温度以下进行。一旦超过居里温度，则由于极化暂时开放，所以压电性发生恶化。
根据本申请发明者的知识，在工序4中，由缺陷层剥离所需加热温度为500～600℃。一般，供给电子部件用的LiTaO3晶片(wafer)，居里温度低至600℃左右，剥离所需加热温度和居里温度相接近。由此，压电性易于恶化。在LiTaO3和LiNbO3中，当Li相对Ta和Nb的组成比x为48.0％≤x≤49.5％时，称为相同(congruent composition：コングルエント組成)组成，在大量供给的晶片中用作上述的电子部件用压电基板。另一方面，组成比为49.5％≤x≤50.5％时，称为化学计量比(stoichiometric：ストイキオ)组成。在LiTaO3的情况下，同成分组成情况下的居里温度低至590～650℃，化学计量比组成情况下的居里温度为660～700℃。因此，当采用LiTaO3时，由于设Li相对于Ta的组成比为49.5％≤x≤50.5％时的化学计量比组成能够抑制工序4中加热时的压电性恶化，所以优选。
另外，当采用LiNbO3时，同成分组成情况下为1100～1180℃，化学计量比组成情况下为1180～1200℃。
此外，在工序4中，当压电体如LiTaO3和LiNbO3那样具有焦热电(pyroelectricity)时，通过升温和降温在基板表面上积蓄电荷。在表面积蓄的电荷所产生的电场如果增加到超过与极化方向相反方向的压电体的矫顽电场(coercive electric field)，则极化反转，压电性发生恶化。在工序4中升温和降温中的任一个，由于从与极化相反方向增加电场，因此压电性易于发生恶化。
本申请发明者发现，通过提高压电体的导电率，并且设置温度变化的速度，以使由焦电荷产生的电场成为压电体的矫顽电场以下，从而能够抑制压电性的恶化。
在实施例1中，采用提高LiTaO3的导电率使其成为4×1010S/cm的处理后的晶片，在工序4中，通过降低升温以及降温的速度，使表面电位为200V以下，从而能够抑制压电性的恶化。提高LiTaO3和LiNbO3的导电率的处理已知有如下方法：如特开2004-328712那样在低氧气氛下进行高温退火；如特开2005-119906或特开2005-179117那样在金属粉末中加热。
对通过以上说明的制造工序制造的复合压电基板的制成例进行观察。即，采用LiTaO3基板作为压电体基板，也采用LiTaO3基板作为支撑基板，通过CMP对压电体基板和支撑基板的表面进行平滑化，在真空中对压电体基板和支撑基板的表面照射Ar离子束，对基板表面进行清净活性化，使基板表面彼此接触并粘贴，在进行了基板的元素彼此直接键合的强固接合之后，对复合压电基板的外形拍摄照片。在拍摄的照片中，在接合界面上没有能看得见的腔。此外，如果采用TEM(透过型电子战争显微镜)观察接合界面的晶体取向(crystalline orientation)，就观察到排列后的晶体取向。
通过以上说明的制造工序制造的复合压电基板30由于在表面具有压电体的剥离层3，所以能够用于制造弹性波元件。留下来的压电体基板2作为用于制造下一个复合压电基板30的材料再次利用。
下面，参照图5的剖面图说明SAW设备的制造工序。
如图5(a)所示，准备上述工序1～6中制造的复合压电基板30，如图5(b)所示，在复合压电基板30的表面3k形成IDT电极15等。
例如，在从在支撑基板10的表面10a接合了LiTaO3薄膜的剥离层3后的复合压电基板30的表面3k露出的LiTaO3薄膜的剥离层3的平滑化后的表面上，采用光刻技术对铝膜进行图案化，形成IDT电极15、焊盘电极(未图示)、连接IDT电极15和焊盘电极之间的布线(未图示)等导体图案，从而制成SAW滤波器等的SAW设备。
如果采用以上说明的工序制成SAW设备，则能够得到如下效果。
(1)在制造SAW设备的基础上，由于压电体的材料、晶体方位受到机电耦合系数和频率温度特性、音速的影响，所以对SAW设备的频率和频带宽、插入损失等有重要影响。压电体的材料和晶体方位的选择自由度高的情况下，就易于构成优良的SAW设备。
即，如果用溅射法和CVD等成膜法来形成压电体薄膜，则薄膜的材料、晶体方位就受到制约。薄膜材料能够由AlN和ZnO等成膜法形成膜的种类较少，对压电体进行单晶体化较难，通常只得到C轴取向膜。由此，由于压电轴仅朝向上下，所以难以对SH型的SAW进行励磁。
另一方面，如果为本发明从压电体单晶体中剥离薄膜的方法，能够得到压电体的晶体方位的自由度较高、优良的SH型SAW发生励磁的36°～46°Y切割的压电基板。
(2)由于单晶体的长成速度较慢，且容易分裂所以不便切片，Li和Ta等原料稀少且价高，所以与基板价高的LiTaO3基板和LiNbO3基板、水晶基板等压电体基板相比，Si基板较为便宜。
即，以前，在1片SAW设备用晶片中使用1片高价的压电体基板。相对于此，本发明的复合压电基板为了制造1片SAW设备用晶片，仅以1片低价的Si基板和压电体薄膜作为材料，该压电薄膜由1片压电体基板就能够得到数十片～数百片，所以作为材料的使用量能够抑制到可以忽略的程度的量。由此，能够抑制稀少且价高的Li和Ta等的使用量，减少环境负担，得到低价的压电基板。
(3)在便携式电话用的RF滤波器中，希望耐受1～2W的大功率施加。SAW滤波器的耐功率性能受到添加电信号时的IDT区域温度的较大影响。一旦通过功率施加，IDT区域成为250℃等的高温，则至SAW滤波器破坏为止的时间就显著变短。对于IDT区域的温度上升来说，电气欧姆损耗所引起的焦耳热和弹性吸音所造成的发热，由于压电体基板的热传导率较低而不能充分放热是主要原因。仅由LiTaO3和LiNbO3等压电体构成的压电基板其热传导率比Si低，发热性不好。本发明的复合压电基板由于能够得到与Si相同的热传导率，所以放热性好。由此，能够耐受较大的功率施加。
(4)极薄压电体的厚度由离子注入时的能量决定。因此，基板弯曲不会如研磨那样影响厚度，即使是极薄压电体也能得到稳定的厚度。由于压电体薄膜的厚度决定SAW的音速(由于频率＝音速/波长，所以频率一定)，所以是重要的。本发明的复合压电基板能够形成固定厚度的压电薄膜，所以SAW设备的特性稳定。
(5)42°Y切割的LiTaO3基板，-Z轴倾斜42°而成为表面侧。构成LiTaO3的Li原子和Ta原子，稍微在里面侧(+Z轴侧)移位而产生自发极化。在本发明中，通过从-Z轴侧注入离子，从而抑制极化反转。
(6)由工序1～6制成的复合压电基板不限于SAW滤波器，也能够使用于采用了边界波和随机波等板波的滤波器等。边界波的情况下，可以如以下实施例2这样在复合压电基板中构成元件部。使用板波的情况下，可以如以下实施例3这样，从里面蚀刻支撑基板，从里面露出压电体的剥离层。
(7)由于Si与LiTaO3相比线膨胀系数小，所以Si支撑基板与LiTaO3剥离膜相接合的复合压电基板能够抑制频率温度系数。
<实施例2>参照图2说明实施例2的BAW(bulk acoustic wave：体弹性波)设备。图2是表示BAW设备的制造工序的剖面图。
实施例2的BAW设备由以下工序制造。
首先，如图2(a)所示，准备复合压电基板30。例如，采用20°Y切割LiTaO3压电体基板和Si支撑基板10，采用与实施例1的工序1～5相同的工序，制成在Si支撑基板10的表面10a上接合了20°Y切割的LiTaO3剥离层3的复合压电基板30。
接着，如图2(b)所示，在复合压电基板30的表面3k上形成上部电极16。例如，在LiTaO3的剥离层3的表面3k上，通过电子束蒸镀法和光刻法由铝形成上部电极16。
接着，如图2(c)所示，在支撑基板10上形成穴13，露出剥离层3的里面3s。例如，从与Si支撑基板10的剥离层3相反一侧的里面10b，通过光刻法和反应离子蚀刻法(reactive iron etching)，对Si支撑基板10进行蚀刻，形成穴13，从而露出压电体的剥离层3的里面3s。
接着，如图2(d)所示，在剥离层3的里面3s形成下部电极14。例如，在LiTaO3剥离层3的里面3s，通过电子束蒸镀法和光刻法由铝形成下部电极14。
接着，如图2(e)所示，在剥离层3中形成下部电极14露出的孔20。例如，从LiTaO3剥离层3的表面3k侧，采用光刻法和反应离子蚀刻法形成孔20。
接着，如图2(f)所示，形成通过孔20与下部电极14电连接的布线18。例如，采用光刻法和蒸镀法由铝形成布线18，通过LiTaO3剥离层3的孔20，连接布线18和下部电极14。虽然未图示，但是为了进一步降低布线18的电阻抗，在体波元件的振动区域(下部电极14和上部电极16挟着剥离层3而相对的区域)以外的区域中，加厚铝，将布线18与外部端子连接，进行封装。
采用以上工序制成BAW设备，能够得到如下效果。
(1)在制造BAW设备的基础上，由于压电体的材料、晶体方位受到机电耦合系数和频率温度特性、音速的影响，所以对BAW设备的频率和频带宽、插入损失等有重要影响。压电体的材料和晶体方位的选择自由度高的情况下，就易于构成优良的BAW设备。如果用溅射法和CVD等成膜法来形成压电体薄膜，则薄膜的材料、晶体方位就受到制约。薄膜材料能够由AlN和ZnO等成膜法形成的膜的种类较少，对压电体进行单晶体化较难，通常只得到C轴取向膜。由此，由于压电轴仅朝向上下，所以难以对厚度流畅型(thickness-shear，すべり)的BAW进行励磁。
另一方面，如果为从压电体单晶体中剥离薄膜的本发明的方法，则能够得到压电体的晶体方位的自由度较高、优良的厚度流畅型BAW发生励磁的基板。
此外，BAW设备的能量关入状态和乱真(spurious)应用由被励磁的体波的分散关系决定，但是通过调整材料和晶体方位，也能够做成能量关入和乱真抑制并存的高Q的体波元件。
(2)由于单晶体的长成速度较慢，且容易分裂所以不便切片，Li和Ta等原料稀少且价高，所以LiTaO3基板和LiNbO3基板、水晶基板等压电体基板价高。作为获取形成了单晶体薄膜的复合压电基板的方法，也考虑如下方法，即，在粘贴Si基板和压电基板后，采用CMP(chemical-mechanicalpolishing：化学机械研磨)研磨压电体进行薄化，但是在这种情况下，为了得到1片复合压电基板，需要1片Si基板和1片压电体基板，所以高价的压电体的材料效率较差。
本发明的复合压电基板为了制造1片BAW设备用晶片，仅以1片低价的Si基板和压电体薄膜作为材料，该压电薄膜由1片压电体基板就能够得到数十片～数百片，所以作为材料的使用量能够抑制到可以忽略的程度。由此，能够抑制稀少且价高的Li和Ta等的使用量，减少环境负担，得到低价的压电基板。
(3)极薄压电体的厚度由离子注入时的能量决定。因此，基板弯曲不会如研磨那样影响厚度，即使是极薄压电体也能得到稳定的厚度。由于压电体薄膜的厚度决定BAW的波长(由于频率＝音速/波长，所以频率一定)，所以较为重要。
<实施例3>参照图3及图4说明实施例3的BAW设备。图3是表示BAW设备的制造工序的剖面图。图4是BAW设备的平面图。
实施例3的BAW设备由如下工序制造。
首先，按照与实施例1的工序1～5大致相同的工序，来准备复合压电基板。
即，在工序1中，准备20°Y切割LiTaO3压电体基板和图3(a)所示的支撑基板10x。支撑基板10x与实施例1不同，采用反应离子蚀刻法在Si支撑基板11中形成洼坑13a，在洼坑13a中形成牺牲层13x，采用CMP对Si支撑基板11的表面11a进行平滑化，并通过溅射法，采用W(钨)形成下部电极14a。在工序2中，与实施例2相同，对压电体基板进行离子注入。在工序3中，将压电体基板与支撑基板10x的下部电极14a以金属接合的方式进行接合，形成基板接合体，与实施例1相同，在工序4中采用压电体基板的缺陷层剥离基板接合体，在工序5中对压电体基板及支撑基板的表面进行平滑化，如图3(b)所示，准备具有20°Y切割LiTaO3的剥离层3a的复合压电基板30a。
接着，如图3(c)所示，在LiTaO3的剥离层3a的表面3k，由铝通过电子束蒸镀法和光刻法来形成上部电极16a。
接着，如图3(d)所示，在剥离层3a和下部电极14a，采用光刻法和反应离子蚀刻法来形成到达牺牲层13x的孔22和到达下部电极14a的孔24。
接着，如图3(e)所示，通过到达牺牲层13x的孔22，采用干刻法来去除牺牲层13x。
接着，如图3(f)及图4所示，采用光刻法和蒸镀法由铝来形成布线18a，通过到达下部电极14a的孔24形成与下部电极14a连接的布线18a。虽然未图示，但是为了进一步降低布线18a的电阻抗，在体波元件的振动区域(下部电极14a和上部电极16a挟着剥离层3a而相对的区域)以外的区域中，加厚铝，将布线18a与外部端子连接，进行封装。
如果如实施例2这样在支撑基板10的里面10b中开穴13，则需要在里面10b侧粘贴其他基板等来盖上盖子，但是由于实施例3的构造是不在支撑基板11中开穴，所以不需要里面侧的密闭。其他的效果与实施例2相同。
<总结>如果采用以上说明的方法来制造复合压电基板，则能够有效利用压电体材料，形成均匀厚度的极薄压电膜。
另外，本发明不限于上述实施方式，可以进行各种变更来实施。
例如，采用本发明的方法制造的复合压电基板能够用于SAW元件、BAW元件、传感器元件、弯曲振子、其他各种元件。

Claims (9)

1.一种复合压电基板的制造方法，包括：
第1工序，准备压电体基板和支撑基板；
第2工序，从上述压电体基板的表面注入离子，在上述压电体基板内在距离上述表面规定深度的区域中形成缺陷层；
第3工序，在上述压电体基板的上述表面上接合上述支撑基板，形成基板接合体；
第4工序，由形成于上述压电体基板内的上述缺陷层来分离上述基板接合体，从上述压电体基板剥离上述压电体基板的上述表面和上述缺陷层之间的剥离层，形成与上述支撑基板相接合的复合压电基板；以及
第5工序，对上述复合压电基板的上述剥离层的表面进行平滑化，
在上述第2工序之后且在上述第3工序之前或其之后，还包括极化处理工序，该极化处理工序通过施加电场来对上述复合压电基板的上述剥离层进行极化处理，该极化处理对因通过离子注入导致极化的极性反转而部分地产生的压电性的恶化进行修复。
2.根据权利要求1所述的复合压电基板的制造方法，其特征在于，
上述极化处理工序为将电场断续地施加到上述剥离层的工序。
3.根据权利要求1所述的复合压电基板的制造方法，其特征在于，
上述极化处理工序是在比上述压电基板的居里温度低100度以上的温度下进行的工序。
4.根据权利要求1所述的复合压电基板的制造方法，其特征在于，
上述极化处理工序是在200度以上进行的工序。
5.一种复合压电基板的制造方法，包括：
第1工序，准备压电体基板和支撑基板；
第2工序，从上述压电体基板的表面注入离子，在上述压电体基板内在距离上述表面规定深度的区域中形成缺陷层；
第3工序，在上述压电体基板的上述表面上接合上述支撑基板，形成基板接合体；
第4工序，由形成于上述压电体基板内的上述缺陷层来分离上述基板接合体，从上述压电体基板剥离上述压电体基板的上述表面和上述缺陷层之间的剥离层，形成与上述支撑基板相接合的复合压电基板；以及
第5工序，对上述复合压电基板的上述剥离层的表面进行平滑化，
在上述第2工序中，注入离子时，在与进行自发极化的上述压电体基板的构成原子进行移位的方向相同的方向上注入离子。
6.根据权利要求5所述的复合压电基板的制造方法，其特征在于，
在上述第2工序之后且在上述第3工序之前或其之后，还包括极化处理工序，该极化处理工序进行上述复合压电基板的上述剥离层的极化处理。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的复合压电基板的制造方法，其特征在于，
在接合界面配置金属元素。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的复合压电基板的制造方法，其特征在于，
对上述压电体基板采用锂系压电材料。
9.根据权利要求7所述的复合压电基板的制造方法，其特征在于，
对上述压电体基板采用锂系压电材料。
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