JP2020078047A - 表面弾性波デバイス用複合基板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電材料層の外周端にチップが生じ難く、外周端からの剥離が生じ難い、表面弾性波デバイス用の複合基板を提供する。【解決手段】 表面弾性波デバイス用複合基板は、圧電材料単結晶薄膜と支持基板とが接合面で接合された複合基板であって、支持基板は閉じた第１の輪郭線を備え、接合面は閉じた第２の輪郭線を備え、圧電材料単結晶薄膜は閉じた第３の輪郭線を備え、接合面を含む平面に第１の輪郭線ならびに第３の輪郭線を垂直に投影すると、第１の輪郭線の投影写像は第２の輪郭線より外側に位置し、第３の輪郭線の投影写像は第２の輪郭線よりも内側に位置することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、圧電単結晶基板と支持基板とを接合した表面弾性波デバイス用複合基板及びその製造方法に関する。

昨今、携帯電話・スマートフォンなどの移動体通信において、通信バンド数を増やすことによって通信容量を増大する際に、高性能な表面弾性波（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ：ＳＡＷ）デバイスが求められている。

ＳＡＷデバイスの材料としては、圧電材料であるタンタル酸リチウム（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｔａｎｔａｌａｔｅ：ＬＴ）やニオブ酸リチウム（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｎｉｏｂａｔｅ：ＬＮ）が広く用いられている。これらの材料は、大きな電気機械結合係数を有し、デバイスの広帯域化が可能であるという利点がある一方で、温度安定性が低く温度変化によって対応できる周波数がシフトしてしまうという問題があった。

この問題を解決するために、ＬＴやＬＮなどの圧電材料を、熱膨張係数の小さな支持基板に貼り合せて、圧電材料側を数μｍ〜数十μｍに薄化した複合基板とする技術がある（例えば、非特許文献１を参照）。

また、圧電材料と支持基板とを有機接着剤で貼り合せた複合基板の圧電材料層を薄化する際に、外周縁よりも内側に外周に沿って全周にわたって溝が形成することによって、薄化する際のクラックの発生を抑制する技術がある（例えば、特許文献１を参照）。

一方、有機接着剤を用いずに圧電材料と支持基板とを接合した複合基板の技術がある。このような複合基板において、圧電材料または支持基板に凹凸構造を設けてＳＡＷデバイスのスプリアス特性を改善し、圧電材料と支持基板とを無機介在層を介して接合することによりデバイス作製の後工程における熱耐性向上やアウトガス抑制などの信頼性向上を図る技術がある（例えば、特許文献２を参照）。

特開２０１１−１３５５３５号公報 特開２０１８−６１２２６号公報

スマートフォンのＲＦフロントエンドに用いられるＳＡＷ‐Ｄｕｐｌｅｘｅｒの温度補償技術，電波新聞ハイテクノロジー２０１２年１１月８日

このような複合基板では、圧電材料層を薄化する研磨工程で生じたチップ（Chip；欠け）が外周端に残ったり、デバイス化するための後工程の加熱によって圧電材料薄膜が外周端から剥離したりすることがあった。特に、圧電材料と支持基板を直接接合したり、無機介在層を介して接合したりする場合には、圧電材料に生じたチップが接合面までで留まらずに介在層や支持基板まで到達することもあり、この部分を起点として剥離が生じやすかった。

本発明は上記の課題に鑑みなされたものであり、圧電材料層の外周端にチップが生じ難く、外周端からの剥離が生じ難い複合基板及びその製造方法を提供すること目的とする。

本願発明者は、上で述べた問題を少なくとも部分的に克服する複合基板およびその製造方法を開発した。

本発明の表面弾性波デバイス用複合基板は、圧電材料単結晶薄膜と支持基板とが接合面で接合された複合基板であって、支持基板は閉じた第１の輪郭線を備え、接合面は閉じた第２の輪郭線を備え、圧電材料単結晶薄膜は閉じた第３の輪郭線を備え、接合面を含む平面に第１の輪郭線ならびに第３の輪郭線を垂直に投影すると、第１の輪郭線の投影写像は第２の輪郭線より外側に位置し、第３の輪郭線の投影写像は第２の輪郭線よりも内側に位置することを特徴とする。

本発明の表面弾性波デバイス用複合基板の製造方法は、圧電材料単結晶基板と支持基板とを用意する工程と、圧電材料単結晶基板と支持基板とを接合して接合面をもつ貼り合せ基板を形成する工程と、貼り合せ基板の外周面を研削して支持基板に閉じた第１の輪郭線を形成するとともに接合面に第２の輪郭線を形成し、第１の輪郭線から第２の輪郭線を横切って圧電材料単結晶基板の接合面とは反対側の面まで至る外周面を形成する工程と、圧電材料単結晶基板を研磨して薄化し、閉じた第３の輪郭線を持つ圧電材料単結晶薄膜を形成する工程と、を含み、接合面を含む平面に第１の輪郭線ならびに第３の輪郭線を垂直に投影すると、第１の輪郭線の投影写像は第２の輪郭線より外側に位置し、第３の輪郭線の投影写像は第２の輪郭線よりも内側に位置することを特徴とする。

本発明の第１実施形態に係る複合基板の上面図及び接合面に垂直な面で切断した断面図である。 本発明の第１実施形態に係る複合基板の外周端付近における拡大断面図である。 本発明の第２実施形態による複合基板の上面図及び接合面に垂直な面で切断した断面図である。 本発明の第２実施形態に係る複合基板の外周端付近における拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る複合基板の外周端付近における拡大断面図である 本発明の複合基板の製造方法の実施形態の一つを示した図である。 実施例１の複合基板における外周部の断面写真である。 比較例に係る複合基板の上面図及び接合面に垂直な面で切断した断面図である。 比較例に係る複合基板の斜視図である。

図１は本発明の第１実施形態による複合基板１の上面図及び接合面に垂直な面で切断した断面図である。複合基板１は円盤形状であり、圧電材料単結晶薄膜１１と支持基板１２とが接合面１３で接合されている。この実施形態においては、圧電材料単結晶１１と支持基板１２とは直接接合されている。圧電材料としてはＬＴやＬＮを用いるのが好ましい。支持基板には、できる限り熱膨張率の小さい材料を用いるのが好ましく、シリコン、サファイア、アルミナ、ガラス、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素を用いる事ができる。

ここで、支持基板１２は閉じた第１の輪郭線１４を備えている。また、接合面１３は閉じた第２の輪郭線１５を備えている。そして、圧電材料単結晶薄膜１１は閉じた第３の輪郭線１６を備えている。

第１の輪郭線１４から第２の輪郭線１５を通って第３の輪郭線１６に至る領域は連続的に繋がる外周面となっているのが好ましい。なお、「連続的に繋がる」とは、傾斜が一定又は傾斜の変化が不連続でないことを意味する。例えば、第１の輪郭線１４から第２の輪郭線１５を通って第３の輪郭線１６に至る領域は、一定の傾斜の外周面とするとよい。

第２の輪郭線１５は、複合基板１の外周面と接合面との交線で定義される閉曲線である。第２の輪郭線１５が垂直に貫通する断面において、支持基板１２の最外周（最も半径位置の遠い点）から支持基板１２の外周面を第２の輪郭線１５に向かって移動しながら接合面１３に対する傾斜の絶対値をみたときに、傾斜の絶対値が一旦減少した後、再び傾斜の絶対値が増加に転じる最初の位置を、各断面について連続的に結んだ閉曲線が第１の輪郭線１４と定義される。また、この断面図において圧電材料薄膜の接合面１３とは反対側面（研磨面）の中心から第２の輪郭線１５に向かって外側に移動しながら接合面１３に対する傾斜の絶対値をみたときに、平坦（傾斜＝０）だった傾斜の絶対値が増加に転じる最初の位置を、各断面について連続的に結んだ閉曲線が第３の輪郭線１６と定義される。

図２は第１実施形態の複合基板１の外周端付近における拡大断面図である。圧電材料層１１の外周端付近にチップが生じてチップの亀裂が接合面１３に達すると、接合面１３の接合力が弱まり、剥離が生じやすくなる。また、亀裂が更に支持基板１２に至り、複合基板１の強度や、複合基板１を用いて作製したデバイスの温度安定性が低下する要因となり得る。

接合面１３を含む平面に対して第１の輪郭線１４ならびに第３の輪郭線１６を垂直に投影すると、第１の輪郭線１４の投影写像１４’は第２の輪郭線１５より外側に位置し、第３の輪郭線の投影写像１６’は第２の輪郭線１５よりも内側に位置する。このような形状とすることによって、圧電材料層１１の外周端にチップが生じ難くすることができる。

第１の輪郭線１４から第２の輪郭線１５を通って第３の輪郭線１６に至る領域は連続的に繋がる外周面となっていることが好ましい。このようにすれば、接合面１３の一部に応力集中が生じ難くすることができる。第２の輪郭線１５が垂直に貫通する断面において、第１の輪郭線１４から第３の輪郭線１６に至る外周面と接合面１３とがなす角度θは９０度未満とするとよく、３０度以上７０度以下とすることがより好ましい。このような角度とすることでチップを抑制する効果を高めることができる。

支持基板１２は更に第４の閉じた輪郭線１７を備えるのが好ましい。第２の輪郭線１５が垂直に貫通する断面において、支持基板１２の最外周（中心から最も半径位置の遠い点）から支持基板１２の外周面を第２の輪郭線１５に向かって移動しながら接合面に対する傾斜の絶対値をみたときに、傾斜の絶対値が無限大から減少に転じる最初の位置を、各断面について連続的に結んだ閉曲線が第４の輪郭線１７と定義される。

このとき、接合面１３を含む平面に対して第４の輪郭線１７を垂直に投影すると、第４の輪郭線１７の投影写像１７’は第１の輪郭線の投影写像１４’よりも外側になるような形状とするのが好ましい。これにより、支持基板１２の外周部にチップが生じた場合であっても、チップの亀裂が接合面１３に到達しにくくなるので、外周部からの剥離が生じにくくなる。第１の輪郭線の投影写像１４’と第４の輪郭線の投影写像１７’との間隔は１ｍｍ以上とするのが好ましく、２ｍｍ以上とすると更に好ましい。

また、第１の輪郭線１４とその投影写像１４’との間隔が、第４の輪郭線１７とその投影写像１７’との間隔よりも大きくならないように形成すると、支持基板１２の外周にチップが生じにくくなるため更に好ましい。

図３は本発明の第２実施形態による複合基板２の上面図及び接合面に垂直な面で切断した断面図である。複合基板２はその外周部にオリエンテーションフラットが設けられる。このようにすれば、圧電材料単結晶の結晶方位を容易に識別できる。この実施形態では、オリエンテーションフラットが異なる方位に複数設けられている。このようにすることで、後工程で基板をハンドリングする際に位置合わせをしやすくなる利点がある。

第２実施形態においては、圧電材料単結晶２１と支持基板２２とが接合面２３で接合されている。圧電材料単結晶２１と支持基板２２とは直接接合されていてもよいが、圧電材料単結晶２１と支持基板２２の何れか一方または両方の接合面側が凹凸構造を有している場合には、この実施形態のように両者の間に介在層２８を設けるのが好ましい。このようにすることで、凹凸構造を破壊することなく接合する面を鏡面研磨できる。

介在層２８には有機接着剤を用いることも可能だが、複合基板２からデバイスを作製する後工程における熱劣化やアウトガスなどの信頼性を考慮すると、無機材料で構成するのが好ましい。介在層２８は、例えば、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、アモルファス炭化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、タングステン、白金、白金ロジウム、モリブデン、ルテニウム、チタンのいずれかを含む材料で構成するとよい。支持基板２２には介在層２８と共通元素を含むようにするのが好ましい。このようにすれば、支持基板２２の表面を酸化、窒化、炭化、還元などの化学反応によって介在層２８を形成できる。また、介在層２８を金属材料で構成し、スパッタリングなどの物理蒸着によって介在層２８を形成するとよい。このようにすれば、安定した組成の介在層２８を形成できる。また、圧電材料単結晶２１との密着性、支持基板２２との密着性、接合界面での密着性などを考慮して、介在層２８を複数層で構成してもよい。

第２実施形態では、圧電材料単結晶２１と支持基板２２の両方に介在層２８を設け、これらを接合しているため、接合面２３は介在層２８の内部に存在している。このとき、接合面２３を挟んで圧電材料単結晶２１側に設ける介在層２８の材質と支持基板２２側に設ける介在層２８の材質は異なっていてもよく、複数の材質の膜からなる多層膜構造としてもよい。また、圧電材料単結晶２１のみに介在層２８を設けた場合の接合面２３は介在層２８と支持基板２２との界面に存在する。逆に、支持基板２２のみに介在層２８を設けた場合の接合面２３は介在層２８と圧電材料単結晶２１との界面に存在する。

この実施形態では、支持基板２２は閉じた第１の輪郭線２４ならびに第４の輪郭線２７を備えている。また、接合面２３は閉じた第２の輪郭線２５を備えている。そして、圧電材料単結晶２１は閉じた第３の輪郭線２６を備えている。

図４は、第２実施形態の複合基板の外周端付近における拡大断面図である。
圧電材料単結晶２１の外周端付近にチップが生じてチップの亀裂が接合面２３に達すると、接合面２３の接合力が弱まり、剥離が生じやすくなる。特に、介在層２８が無機材料で構成される場合には、有機接着剤で構成される場合に比べてチップの亀裂が接合面２３に到達しやすい。また、亀裂が更に支持基板２２に至り、複合基板２の強度や、複合基板２を用いて作製したデバイスの温度安定性が低下する要因となり得る。

接合面２３を含む平面に対して第１の輪郭線２４ならびに第３の輪郭線２６を垂直に投影すると、第１の輪郭線２４の投影写像は第２の輪郭線２５より外側に位置し、第３の輪郭線２６の投影写像は第２の輪郭線２５よりも内側に位置する。このような形状とすることによって、圧電材料単結晶２１の外周端にチップが生じ難くすることができる。

第１の輪郭線２４から第２の輪郭線２５を通って第３の輪郭線２６に至る領域は連続的に繋がる外周面となっており、この外周面と接合面２３とがなす角度θは、第２の輪郭線２５が垂直に貫通する断面において、第１の輪郭線２４から第３の輪郭線２６に至る外周面と接合面２３とがなす角度として定義される。図５に示したように、第１の輪郭線２４から第３の輪郭線２６に至る外周面の角度（傾斜）が連続的に変化している場合は、その最大傾斜の接線と接合面２３とがなす角度が角度θと定義される。角度θは９０度未満とするとよく、３０度以上７０度以下とすると特によい。このような角度θとすることにより、チップを抑制する効果を高めることができる。

図６は、本発明の複合基板の製造方法の実施形態の一つを示した図である。
圧電材料単結晶（１１、２１）として単結晶ＬＴ基板を用意する（図６（ａ））。圧電材料単結晶（１１、２１）として、単結晶ＬＴ基板に代えて単結晶ＬＮ基板を用いてもよい（図６（ｃ））。また、支持基板（１２、２２）として単結晶シリコン基板を用意する。支持基板（１２、２２）として、シリコンのほかに、サファイア、アルミナ、ガラス、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素を用いることが可能である。

次に、単結晶ＬＴ基板（１１、２１）の１表面に、ＣＶＤ法などを用いて介在層（２８）となるＳｉＯ_２膜２８ａを成膜する（図６（ｂ））。また、単結晶シリコン基板（１２、２２）を酸素雰囲気中で加熱して、表面に介在層２８となる熱酸化シリカ層２８ｂを形成する（図６（ｄ））。ここで、複合基板の設計によっては、介在層２８を単結晶ＬＴ基板（１１、２１）のみに形成してもよいし、シリコン基板（１２、２２）のみに形成してもよい。また、介在層２８を形成しなくてもよい（第１実施形態の複合基板１に相当）。

次に、単結晶ＬＴ基板（１１、２１）及び支持基板（１２、２２）のそれぞれについて、接合したい面（介在層が設けられている場合には介在層、設けられていない場合には基板自体）を研磨して鏡面化する。その後、両者を接合して貼り合せ基板とする（図６（ｅ））。なお、鏡面化された表面を、プラズマ活性化法などによって活性化した後に接合することが好ましい。このようにすると、接合面における接合強度を高めることができる。プラズマ活性化法のほかにもイオンビーム活性化法、オゾン水活性化法を表面活性化法として用いることができる。プラズマ活性化法は、処理対象基板を載置した反応容器内にプラズマ用ガスを導入し、０．０１〜０．１Ｐａ程度の減圧下で１００Ｗ程度の高周波プラズマを形成して、基板の貼り合せ表面をこれに５〜５０秒程度晒す。プラズマ用ガスとしては、酸素、水素、窒素、アルゴンまたはこれらの混合ガスを用いることができる。イオンビーム活性化法は、反応容器内を１×１０^−５Ｐａ以下の高真空にし、アルゴンなどのイオンビームを処理対象基板の貼り合せ面に当てて走査する。オゾン水活性化法は、純水中にオゾンガスを導入してオゾン水とし、このオゾン水中に基板を浸漬させることで、活性なオゾンで貼り合せ表面を活性化することができる。

そして、貼り合せ基板の外周面を研削して支持基板（１２、２２）に閉じた第１の輪郭線（１４、２４）を形成するとともに接合面に第２の輪郭線（１５、２５）を形成し、第１の輪郭線（１４、２４）から第２の輪郭線（１５、２５）を横切って接合したＬＴ基板の接合面とは反対側の面まで至る外周面を形成する（図６（ｆ））。このとき、接合面を含む平面に第１の輪郭線（１４、２４）を垂直に投影すると、第１の輪郭線（１４、２４）の投影写像が第２の輪郭線（１５、２５）より外側に位置するように形成する。外周研削面のうち、第１の輪郭線（１４、２４）から第２の輪郭線（１５、２５）を通り更に単結晶ＬＴ基板に至る外周面は連続的に繋がっており、少なくとも次工程で薄化して複合基板に残したい単結晶ＬＴ層の厚み分までは連続した外周面とするのが好ましい。このとき、第１の輪郭線（１４、２４）よりも外側のシリコン基板部分に第４の輪郭線（１７、２７）を設けてもよい。第４の輪郭線（１７、２７）を接合面に垂直投影したときの投影写像が、第１の輪郭線（１４、２４）の投影写像よりも外側になるように、第４の輪郭線（１７、２７）を形成する。第４の輪郭線（１７、２７）の投影写像と第１の輪郭線（１４、２４）の投影写像との間隔が１ｍｍ以上あると、支持基板の外周部にチップが生じた際にその亀裂が接合面まで到達しにくくなるので好ましい。第４の輪郭線（１７、２７）の投影写像と第１の輪郭線（１４、２４）の投影写像との間隔を２ｍｍ以上とするとより好ましい。

その後、貼り合せ基板の単結晶ＬＴ基板（１１、２１）側の面を研削・研磨して所望の厚みになるまで薄化し、単結晶ＬＴ層に閉じた第３の輪郭線（１６、２６）を形成する（図６（ｇ））。ここで、接合面に対して第３の輪郭線（１６、２６）を垂直に投影すると、第３の輪郭線（１６、２６）の投影写像は第２の輪郭線（１５、２５）よりも内側に位置するように形成するとよい。こうすることにより、単結晶ＬＴ層（１１、２１）にチップが生じにくくすることができる。

以下、本発明の実施例についてより具体的に説明する。

〈実施例１〉
実施例１では、最初に、算術平均粗さＲａが同程度であり（Ｒａ＝１４０ｎｍ±１０％）、デバイスの使用波長λを５μｍとして、ＲＳｍ／λ＝０．６である凹凸構造を有する６インチ、４６．３°Ｙカットの単結晶ＬＴ基板を準備した。この凹凸構造を有する６インチのＬＴ基板の最大高さ粗さＲｚは２．０μｍであった。

次に、ＬＴ基板の凹凸構造を有する面に、プラズマＣＶＤ法を用いて３５℃でＳｉＯ_２を１０μｍ程度堆積させた。その後、ＳｉＯ_２を堆積させた面を研磨して鏡面化を行った。ここで、ＳｉＯ_２を研磨して３μｍ程度の厚みとした。また、支持基板となる厚み６８０μｍのＳｉ基板に対して、酸素雰囲気中で８５０℃で熱処理を施すことによって、Ｓｉ基板の表面に２００ｎｍの熱酸化シリカを形成した。そして、ＬＴ基板に形成したＳｉＯ_２鏡面とＳｉ基板表面に形成した熱酸化シリカの双方にプラズマ表面活性化を施して貼り合わせ、６インチの貼り合せ基板を作製した。

次にこの６インチの貼り合せ基板の外周部を面取り加工機によって外周研削し、支持基板に第１の輪郭線ならびに第４の輪郭線、接合面に第２の輪郭線を形成した。さらに、貼り合せ基板のＬＴ基板部分を研磨して１２μｍまで薄化して第３の輪郭線を形成して、複合基板を作製した。

作製した複合基板の、第１の輪郭線から第４の輪郭線までの研削面は接合面に平行な平面を持つように形成されていた。第１の輪郭線と第４の輪郭線の間隔は２．２５ｍｍであった。第１の輪郭線から第２の輪郭線を通り第３の輪郭線に至る研削面は連続的な外周面を形成していた。接合面と第２の輪郭線の接線とに垂直な断面において、接合面と外周面とがなす角度は４５度であった。

このようにして作製した複合基板において、研磨後のＬＴ基板部分の外周部にチップ（欠け）は生じなかった。

さらに、この複合基板をホットプレートで３００℃まで加熱したが、接合面の外周部に剥離は生じなかった。図７は、実施例１の複合基板における外周部の断面写真である。

〈実施例２〜実施例１５〉
実施例１と同様に６インチの単結晶ＬＴ基板と単結晶シリコン基板とを鏡面化した介在層面をプラズマ活性化して接合を行い、複数の貼り合せ基板を作製した。次にこの貼り合せ基板の外周部を面取り加工機によって外周研削し、支持基板に第１の輪郭線ならびに第４の輪郭線、接合面に第２の輪郭線を形成した。さらに、貼り合せ基板のＬＴ基板部分を研磨して１２μｍまで薄化して第３の輪郭線を形成し、複合基板を作製した。

作製した複合基板の、第１の輪郭線から第４の輪郭線までの研削面は接合面に平行な平面を持つように形成されていた。第１の輪郭線と第４の輪郭線の間隔は２．５ｍｍであった。

第１の輪郭線から第２の輪郭線を通り第３の輪郭線に至る研削面は連続的な外周面を形成していた。接合面と第２の輪郭線の接線とに垂直な断面において、接合面と外周面とがなす角度θをそれぞれ、２０度、２５度、３０度、３５度、４０度、４５度、５０度、５５度、６０度、６５度、７０度、７５度、８０度、８５度となるように形成した。

研磨後の複合基板の外周部のチップ数を調べたところ表１に示す結果が得られた。θが３０度以上７５度以下において、特に良好なチップ抑制効果が得られる事を確認した。

＜比較例＞
実施例１と同様に６インチの単結晶ＬＴ基板４１と単結晶シリコン基板４２とを鏡面化した介在層４８面をプラズマ活性化して接合を行い、貼り合せ基板を作製した。

次にこの貼り合せ基板の外周部を面取り加工機によって外周研削し、支持基板に第１の輪郭線４４ならびに第４の輪郭線４７、接合面４３に第２の輪郭線４５を形成した。さらに、貼り合せ基板のＬＴ基板部分を研磨して１２μｍまで薄化して第３の輪郭線４６を形成して、複合基板４を作製した。

図８及び図９に示されるように、作製した複合基板４の、第１の輪郭線４４から第４の輪郭線４７までの研削面は接合面に平行な平面を持つように形成されていた。第１の輪郭線と第４の輪郭線の間隔は２．５ｍｍであった。

第１の輪郭線４４から第２の輪郭線４５を通り第３の輪郭線４６に至る研削面は連続的な外周面を形成していた。接合面と第２の輪郭線４５の接線とに垂直な断面において、接合面４３と外周面とがなす角度θを９０度となるように形成した。

研磨後の複合基板４の外周部のチップ数を調べたところ、５個であった。

〈実施例１６〉
６インチ径の４６．３°ＹカットのＬＴ基板を準備し、接合する面を鏡面研磨した。次に、支持基板となる厚み６８０μｍのＳｉ基板を準備し、接合する面を鏡面に研磨した。ＬＴ基板の鏡面とＳｉ基板鏡面の双方にプラズマ表面活性化を施して貼り合わせ、６インチの貼り合せ基板を作製した。

次にこの６インチの貼り合せ基板の外周部を面取り加工機により外周研削し、支持基板に第１の輪郭線ならびに第４の輪郭線、接合面に第２の輪郭線を形成した。

さらに、貼り合せ基板のＬＴ基板部分を研磨して１２μｍまで薄化して第３の輪郭線を形成して、複合基板を作製した。

作製した複合基板の、第１の輪郭線から第４の輪郭線までの研削面は接合面に平行な平面を持つように形成されていた。第１の輪郭線と第４の輪郭線の間隔は２．５ｍｍであった。

第１の輪郭線から第２の輪郭線を通り第３の輪郭線に至る研削面は連続的な外周面を形成していた。接合面と第２の輪郭線の接線とに垂直な断面において、接合面と外周面とがなす角度は４５度であった。

研磨後のＬＴ基板部分の外周部にチップ（欠け）は生じなかった。

さらに、この複合基板をホットプレートで３００℃まで加熱したが、接合面の外周部に剥離は生じなかった。

以上のことから介在層を用いずに接合されて複合基板においても、同様の結果が得られることが確認された。

以上で説明したように、複合基板の中央部から最外周に向かって、第３の輪郭線、第２の輪郭線、第１の輪郭線の順に、各輪郭線を設けることにより、電材料層の外周端にチップが生じ難く、外周端からの剥離が生じ難い複合基板を得ることが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１、２ 複合基板
１１、２１ 圧電材料単結晶
１２、２２ 支持基板
１３、２３ 接合面
１４、２４ 第１の輪郭線
１５、２５ 第２の輪郭線
１６、２６ 第３の輪郭線
１７、２７ 第４の輪郭線
２８ 介在層

Claims (20)

1. 圧電材料単結晶薄膜と支持基板とが接合面で接合された複合基板であって、
   前記支持基板は閉じた第１の輪郭線を備え、
   前記接合面は閉じた第２の輪郭線を備え、
   前記圧電材料単結晶薄膜は閉じた第３の輪郭線を備え、
   前記接合面を含む平面に前記第１の輪郭線ならびに前記第３の輪郭線を垂直に投影すると、前記第１の輪郭線の投影写像は前記第２の輪郭線より外側に位置し、前記第３の輪郭線の投影写像は前記第２の輪郭線よりも内側に位置することを特徴とする表面弾性波デバイス用複合基板。
2. 前記支持基板は更に閉じた第４の輪郭線を備え、
   前記接合面を含む平面に前記第１の輪郭線ならびに前記第４の輪郭線を垂直に投影すると、前記第４の輪郭線の投影写像は前記第１の輪郭線の投影写像よりも外側に位置することを特徴とする請求項１に記載の複合基板。
3. 前記接合面に対して垂直な断面において、前記第１の輪郭線と前記接合面の延長線との距離が、前記第４の輪郭線と前記接合面の延長線との距離よりも長くないことを特徴とする請求項２に記載の複合基板。
4. 前記第１の輪郭線から前記第２の輪郭線を通り前記第３の輪郭線まで連続な外周面を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の複合基板。
5. 前記第２の輪郭線が垂直に貫通する断面において、前記接合面と前記連続な外周面とのなす角が３０度以上７５度以下であることを特徴とする請求項４に記載の複合基板。
6. 前記接合面と前記圧電材料単結晶薄膜との間、または前記接合面と前記支持基板との間、またはその両方に介在層を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合基板。
7. 前記介在層が無機材料からなることを特徴とする請求項６に記載の複合基板。
8. 前記介在層が酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、アモルファス炭化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、タングステン、白金、白金ロジウム、モリブデン、ルテニウム、チタンのいずれかを含むことを特徴とする請求項６または７に記載の複合基板。
9. 前記支持基板は、シリコン、サファイア、アルミナ、ガラス、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素のいずれかであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の複合基板。
10. 前記圧電材料単結晶薄膜はタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の複合基板。
11. 圧電材料単結晶基板と支持基板とを用意する工程と、
    前記圧電材料単結晶基板と前記支持基板とを接合して接合面をもつ貼り合せ基板を形成する工程と、
    前記貼り合せ基板の外周面を研削して前記支持基板に閉じた第１の輪郭線を形成するとともに前記接合面に第２の輪郭線を形成し、前記第１の輪郭線から前記第２の輪郭線を横切って前記圧電材料単結晶基板の前記接合面とは反対側の面まで至る外周面を形成する工程と、
    前記圧電材料単結晶基板を研磨して薄化し、閉じた第３の輪郭線を持つ圧電材料単結晶薄膜を形成する工程と、を含み、
    前記接合面を含む平面に前記第１の輪郭線ならびに前記第３の輪郭線を垂直に投影すると、前記第１の輪郭線の投影写像は前記第２の輪郭線より外側に位置し、前記第３の輪郭線の投影写像は前記第２の輪郭線よりも内側に位置することを特徴とする表面弾性波デバイス用複合基板の製造方法。
12. 前記第１の輪郭線から前記第２の輪郭線を通り前記第３の輪郭線まで連続な外周面を有することを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
13. 前記第２の輪郭線が垂直に貫通する断面において、前記接合面と前記連続な外周面とのなす角が３０度以上７５度以下であることを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
14. 前記貼り合せ基板の外周面を形成する工程において更に、前記支持基板に閉じた第４の輪郭線を形成し、
    前記接合面を含む平面に前記第１の輪郭線ならびに前記第４の輪郭線を垂直に投影すると、前記第４の輪郭線の投影写像が前記第１の輪郭線の投影写像よりも外側になるようにすることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の製造方法。
15. 前記接合面に対して垂直な断面において、前記第１の輪郭線と前記接合面の延長線との距離が、前記第４の輪郭線と前記接合面の延長線との距離よりも長くならないように前記第１の輪郭線ならびに前記第４の輪郭線を形成することを特徴とする請求項１４に記載の製造方法。
16. 前記貼り合せ基板を形成する工程に先立ち、
    前記圧電材料単結晶基板または前記支持基板もしくはその両方に介在層を形成する工程を更に含み、
    前記介在層が接合面を形成することを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の製造方法。
17. 前記介在層が無機材料からなることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
18. 前記介在層が酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、アモルファス炭化ケイ素、酸化アルミニウムのいずれかを含むことを特徴とする請求項１６または１７に記載の製造方法。
19. 前記支持基板は、シリコン、サファイア、アルミナ、ガラス、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素のいずれかであることを特徴とする請求項１１〜１８のいずれか１項に記載の製造方法。
20. 前記圧電材料単結晶基板はタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムであることを特徴とする請求項１１〜１９のいずれか１項に記載の製造方法。
    
    

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