JPH06326553A - 表面弾性波素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気機械結合係数、音速、温度依存性の組合
わせの自由度が大きく、とくに電気機械結合係数が大き
く温度依存性の小さい表面弾性波素子を提供することを
目的とする。 【構成】 圧電特性の異なる複数の単結晶圧電基板また
は単結晶圧電基板と非圧電基板を、それぞれの基板表面
を、平坦化、鏡面化、清浄化、親水化して、重ね合わせ
熱処理により直接接合するか、少なくとも一方の基板表
面に、無機薄膜層を形成してのち、同様の処理により直
接接合して積層し、一方の圧電基板の厚み、および無機
薄膜層の厚みを、使用する音波の波長に適した厚みと
し、前記圧電基板に表面波励振用櫛形電極を設けるよう
にしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フィルタや共振子など
に用いる表面弾性波素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動体通信技術の進歩発展によ
り、通信機器の小型、高周波化が進んでいる。これらの
機器には、必ず発振器や高周波のフィルタが必要であ
り、またこれらの発振器や高周波フィルタに表面弾性波
素子が多く用いられている。

【０００３】従来の表面弾性波素子、例えば表面弾性波
フィルタや表面弾性波共振子は、ニオブ酸リチウムなど
の圧電基板に櫛形電極を形成し、その電極に交番電界を
加えることによって表面弾性波振動を励振している。移
動体通信機器に使用するためには、高周波で特性の良い
表面弾性波素子が必要である。表面弾性波素子の高周波
特性として重要なのは、フィルタの場合は挿入損失とそ
の温度依存性であり、共振子の場合は共振のＱ（損失の
逆数に対応）と共振および反共振の比（容量比）および
その温度依存性である。容量比は共振器型フィルタなど
に用いる場合に、通過帯域に直接関係する。挿入損失、
共振のＱ、容量比は、用いる圧電体の電気機械結合係数
に依存し、温度依存性は用いる圧電体の音速の温度依存
性が関与する。

【０００４】また製造面からみると、圧電基板の音速に
より櫛形電極の線幅がきまるため、ホトリソグラフィー
などの微細加工の容易さの点から、圧電基板の音速も重
要である。

【０００５】電気機械結合係数と温度依存性、音速は、
用いる材料およびその結晶方位によって大きく変わる。
ニオブ酸リチウムの場合、６４度ＹカットＸ軸伝搬で、
電気機械結合係数が１１．３％、温度依存性が７０ｐｐ
ｍ／℃、音速が４７４２ｍ／秒、１２８度ＹカットＸ軸
伝搬で、電気機械結合係数が５．５％、温度依存性が７
５ｐｐｍ／℃、音速が３９８０ｍ／秒、タンタル酸リチ
ウムの場合、３６度ＹカットＸ軸伝搬で、電気機械結合
係数が５．０％、温度依存性が３０ｐｐｍ／℃、音速が
４１６０ｍ／秒、水晶の場合、４２．５度ＹカットＸ軸
伝搬で、電気機械結合係数が０．１５％、温度依存性が
０ｐｐｍ／℃、音速が３１５８ｍ／秒、ほう酸リチウム
の場合、４５度Ｘカットで、電気機械結合係数が１．０
％、音速が３４０１ｍ／秒程度である。

【０００６】電気機械結合係数の面からいうと、ニオブ
酸リチウムが一般的に望ましい。しかしながら温度依存
性は水晶などに比べて劣る。水晶は温度依存性は極めて
小さいが、電気機械結合係数が小さい。また音速につい
ては、高周波での共振子やフィルタに用いる場合には、
速いほど櫛形電極の線幅を大きくとれるので、６４度Ｙ
カットＸ軸伝搬ニオブ酸リチウムが好ましい。

【０００７】設計の自由度の観点から言うと、電気機械
結合係数は大きく、また温度依存性が小さく、音速の速
いものがあれば好ましい。しかしながら上記材料では不
十分である。

【０００８】従来の単一材料からなる圧電基板を用いた
のでは、電気機械結合係数と温度依存性の組合せが限ら
れており、設計の自由度が少ない。また電気機械結合係
数が大きく、温度依存性の小さい材料がない、音速の速
い圧電基板がないという課題があった。

【０００９】これらの課題を解決するために、積層構造
の表面弾性波素子が知られている。例えば、音速の速い
表面弾性波基板を得るために、サファイヤやダイヤモン
ド等の音速の速い非圧電基板上に圧電膜を積層した構成
が報告されている。（例えば、特開昭６４−６２９１
１）。圧電膜としては、スパッタリングや化学気相成長
法（ＣＶＤ）などの薄膜形成技術により形成したＺｎＯ
やＡｌＮが用いられる。

【００１０】また、圧電体同士の積層であるＺｎＯとニ
オブ酸リチウムの積層構造が、 A.Armstrong らによっ
て報告されている（Proc. 1972 IEEE Ultrasonics Sym
p. (IEEE, New York, 1972)p.370 ）。このような構成
にすると電気機械結合係数に優れた表面弾性波素子が得
られる。

【００１１】また、温度特性改善のために、Ｓｉ半導体
基板上に圧電体であるＡｌＮ膜を形成し、その上に酸化
珪素の膜を形成して、温度特性を改善する方法が知られ
ている（ＵＳＰ4,516,049)。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の積層技術
は、いずれもスパッタリングやＣＶＤなどの各種薄膜形
成技術を用いた積層構造である。その場合、基板と材料
の組合せに厳しい制限がある。例えば、スパッタリング
などにより形成した圧電膜は、バルク単結晶よりも圧電
特性が劣る。また圧電特性を出すためには、少なくとも
結晶方向を一様に配向させることが必要であるが、配向
させるためには、基板と膜の組合せが極めて限定され
る。また望ましくはエピタキシャル成長技術により単結
晶薄膜を形成するのが好ましいが、この場合には基板と
膜の組合せが更に限定される。例えば、水晶、ニオブ酸
リチウム、タンタル酸リチウム、ほう酸リチウムなど通
常表面弾性波素子に用いられる圧電材料では、基板材料
が異なる場合、良好なエピタキシャル膜は得られれてい
ない。そのためこの場合にも、設計の自由度が乏しく、
電気機械結合係数が大きく温度依存性に優れ、音速に優
れた材料が乏しいと言う課題があった。

【００１３】特性的には、電気機械結合係数の大きい圧
電材料、例えば、ＰＺＴを誘電体や半導体などの基板に
積層できれば、電気機械結合係数の大きい基板になるこ
とはわかっているが、現実にはそれをうまく実現できる
手段がない。上記の薄膜技術で作った場合、圧電材料を
所定の方向に配向させてつくることが必要となるが、基
板との組合せが著しく制限されるため、実用的なものは
得られていない。また各種接着剤を用いると、接着剤が
表面弾性波伝搬の界面にはいり、表面弾性波が減衰し、
好ましい特性が得られない。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の表面弾性波素子は、複数の単結晶圧電基板
からなり、それぞれの基板表面を、平坦化、鏡面化、清
浄化、親水化処理して、重ね合わせ熱処理することによ
り直接接合されて積層されており、前記単結晶圧電基板
に表面弾性波を励振するための櫛形電極を設けたもので
ある。

【００１５】また前記単結晶圧電基板間の音速が異なる
ことにより、単一単結晶圧電基板では得られない圧電特
性と音速を持った複合単結晶圧電基板が得られる。

【００１６】また前記単結晶圧電基板間の電気機械結合
係数が異なることにより単一単結晶圧電基板では得られ
ない圧電特性を持った複合単結晶圧電基板が得られる。

【００１７】特に前記単結晶圧電基板のうち、表面弾性
波励振部分の単結晶圧電基板の電気機械結合係数が、前
記他方の単結晶圧電基板の電気機械結合係数よりも大き
いことにより、単一単結晶圧電基板では得られない圧電
特性を持った複合単結晶圧電基板が得られる。

【００１８】また前記単結晶圧電基板はニオブ酸リチウ
ムまたはタンタル酸リチウムまたはほう酸リチウムまた
は水晶がよい。

【００１９】また前記表面弾性波を励振する単結晶圧電
基板がニオブ酸リチウムであり、他方の単結晶圧電基板
が水晶であってもよい。

【００２０】また前記表面弾性波を励振する単結晶圧電
基板の厚みは、好ましくは使用する表面弾性波の波長の
３波長以下の厚みであるのがよい。

【００２１】また本発明の表面弾性波素子は、複数の単
結晶圧電基板からなり、すくなくとも前記基板の一方の
表面に、無機薄膜層を有し、それぞれの無機薄膜層およ
び基板表面を、平坦化、鏡面化、清浄化、親水化処理し
て、重ね合わせ熱処理することにより直接接合されて積
層されており、前記単結晶圧電基板に表面弾性波を励振
するための櫛形電極を設けたものであってもよい。

【００２２】また前記無機薄膜層の厚みは、好ましくは
使用する表面弾性波の波長の１／２波長以下の厚みがよ
い。

【００２３】また前記無機薄膜層は好ましくは珪素また
は珪素化合物がよい。また前記櫛形電極は前記無機薄膜
層と前記単結晶圧電基板の界面に設けてもよい。

【００２４】また前記櫛形電極を前記無機薄膜層と前記
単結晶圧電基板の界面に設け、接地電極を前記単結晶圧
電基板表面に設けてもよい。

【００２５】また接地電極を前記無機薄膜層と前記単結
晶圧電基板の界面に設けてもよい。また珪素化合物は酸
化珪素または窒化珪素であってもよい。

【００２６】また前記単結晶圧電基板間の音速が異なる
ことにより、単一単結晶圧電基板では得られない圧電特
性と音速を持った複合単結晶圧電基板が得られる。

【００２７】また前記単結晶圧電基板間の電気機械結合
係数が異なることにより単一単結晶圧電基板では得られ
ない圧電特性を持った複合単結晶圧電基板が得られる。

【００２８】とくに前記単結晶圧電基板のうち、表面弾
性波励振部分の単結晶圧電基板の電気機械結合係数が、
前記他の部分の単結晶圧電基板の電気機械結合係数より
も大きいことにより、単一単結晶圧電基板では得られな
い圧電特性を持った複合単結晶圧電基板が得られる。

【００２９】また前記単結晶圧電基板はニオブ酸リチウ
ムまたはタンタル酸リチウムまたはほう酸リチウムまた
は水晶が好ましい。

【００３０】また前記表面弾性波を励振する単結晶圧電
基板がニオブ酸リチウムであり、他方の単結晶圧電基板
が水晶であってもよい。

【００３１】また前記表面弾性波を励振する単結晶圧電
基板の厚みは、好ましくは使用する表面弾性波の波長の
３波長以下の厚みであるのがよい。

【００３２】また少なくとも一つの単結晶圧電基板と非
圧電基板からなり、前記単結晶圧電基板と前記非圧電基
板が、それぞれの基板表面を、平坦化、鏡面化、清浄
化、親水化処理して、重ね合わせ熱処理することにより
直接接合されて積層されており、前記単結晶圧電基板に
表面弾性波を励振するための櫛形電極を設けるようにし
たものである。

【００３３】その時、前記単結晶圧電基板と前記非圧電
基板の音速が異なっていることにより、単一単結晶圧電
基板では得られない圧電特性と音速を持った複合単結晶
圧電基板が得られる。

【００３４】特に前記単結晶圧電基板の音速が遅くて
も、前記非圧電基板の音速が速ければ、高周波用表面弾
性波素子として、ホトリソグラフィーなどの製造に有利
な複合単結晶圧電基板となる。

【００３５】また前記単結晶圧電基板はニオブ酸リチウ
ムまたはタンタル酸リチウムまたはほう酸リチウムまた
は水晶が好ましい。

【００３６】また前記非圧電基板は、ガラス、ほう素ま
たは非晶質炭素またはグラファイトであってもよい。

【００３７】また前記単結晶圧電基板の厚みが使用する
表面弾性波の１波長以下の厚みが適している。

【００３８】また前記単結晶圧電基板の熱膨張率が前記
非圧電基板の熱膨張率よりも大きいことにより、温度依
存性に優れた複合単結晶圧電基板が得られる。

【００３９】また本発明による表面弾性波素子は、少な
くとも１つの単結晶圧電基板と非圧電基板からなり、前
記単結晶圧電基板と前記非圧電基板が、すくなくとも前
記基板の一方の表面に、無機薄膜層を有し、それぞれの
無機薄膜層および基板表面を、平坦化、鏡面化、清浄
化、親水化処理して、重ね合わせ熱処理することにより
直接接合されて積層されており、前記単結晶圧電基板に
表面弾性波を励振するための櫛形電極を設けたものであ
ってもよい。

【００４０】また前記無機薄膜層の厚みは、好ましくは
使用する表面弾性波の波長の１／２波長以下の厚みがよ
い。

【００４１】また前記無機薄膜層は好ましくは珪素また
は珪素化合物がよい。また前記櫛形電極は前記無機薄膜
層と前記単結晶圧電基板の界面に設けてもよい。

【００４２】また前記櫛形電極は前記無機薄膜層と前記
非圧電基板の界面に設けてもよい。また前記櫛形電極を
前記無機薄膜層と前記単結晶圧電基板の界面に設け、接
地電極を前記単結晶圧電基板表面に設けてもよい。

【００４３】また接地電極を前記無機薄膜層と前記単結
晶圧電基板の界面に設けてもよい。また珪素化合物は酸
化珪素または窒化珪素であってもよい。

【００４４】また前記単結晶圧電基板と前記非圧電基板
の音速が異なることにより、単一単結晶圧電基板では得
られない圧電特性と音速を持った単結晶圧電基板が得ら
れる。

【００４５】特に前記単結晶圧電基板の音速が遅くて
も、前記非圧電基板の音速が速ければ、高周波用表面弾
性波素子として、ホトリソグラフィーなどの製造に有利
な複合単結晶圧電基板となる。

【００４６】また前記単結晶圧電基板はニオブ酸リチウ
ムまたはタンタル酸リチウムまたはほう酸リチウムまた
は水晶が好ましい。

【００４７】また前記非圧電基板は、ガラス、ほう素ま
たは非晶質炭素またはグラファイトが好ましい。

【００４８】また前記単結晶圧電基板の厚みが使用する
表面弾性波の波長の１波長以下の厚みが適している。

【００４９】また前記単結晶圧電基板の熱膨張率が前記
非圧電基板の熱膨張率よりも大きいことにより温度依存
性に優れた複合単結晶圧電基板が得られる。

【００５０】

【作用】上記のような構成とすることにより、積層した
界面近傍を表面弾性波が伝搬することから、複合単結晶
圧電基板の電気機械結合係数、音速、温度依存性は、そ
れぞれの基板単独の電気機械結合係数、音速、温度依存
性と異なるものが得られる。

【００５１】

【実施例】以下本発明の実施例の表面弾性波素子の構成
とその製造方法について、図面を参照しながら説明す
る。

【００５２】（実施例１）本発明の表面弾性波素子の構
造の第１の実施例の斜視図を図１（ａ）に、また図１
（ａ）の、Ａ−Ａ’部断面構造を、図１（ｂ）に示す。

【００５３】図１において、１０は単結晶圧電基板、２
０は単結晶圧電薄板（単結晶圧電基板であるが、表面弾
性波を励振する方の基板は、薄板化して用いるため、単
結晶圧電基板１０と区別するために、以降単結晶圧電薄
板と記述する）、３０、３０’は単結晶圧電薄板２０の
上に設けた櫛形電極である。櫛形電極はここでは簡略化
して表示している。

【００５４】単結晶圧電基板１０と単結晶圧電薄板２０
は、例えば単結晶圧電体であるニオブ酸リチウム、タン
タル酸リチウム、ほう酸リチウム、水晶が適している。

【００５５】表面弾性波素子としての機能は、櫛形電極
３０に高周波信号を入れることにより、その近傍の圧電
部に表面弾性波が励振され、それが積層構造を経て、他
方の櫛形電極３０’に伝搬して、櫛形電極３０’下部の
圧電部で再び電気信号に変換されるものである。ここで
は櫛形電極を用いた表面弾性波素子の基本構成を示した
もので、実際に高周波フィルタや共振子にする場合に
は、櫛形電極の数を増したり、構成を変えたりする。

【００５６】単結晶圧電基板１０と単結晶圧電薄板２０
は、それぞれ扱い易い厚みの単結晶圧電基板を用意し、
それぞれの基板表面を平坦化、鏡面化、清浄化、親水化
処理して、重ね合わせ熱処理することにより直接接合さ
れて積層された後、単結晶圧電薄板２０側が所定の厚み
に研磨、薄板化されたものである。

【００５７】ここで用いた直接接合の意味について説明
する。まず直接接合の製造プロセスについて説明する。

【００５８】具体的には、例えば、圧電体として、単結
晶のニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ほう酸リ
チウム、水晶を用いた場合について説明する。

【００５９】まず直接接合しようとする２枚の圧電体表
面を、平坦化した後、鏡面研磨し、洗浄にする。必要に
応じてエッチングにより表面層を除去する。ニオブ酸リ
チウム、タンタル酸リチウム、水晶のエッチングには弗
酸系エッチング液を用いる。ほう酸リチウムの場合には
弱酸でよい。次に表面を親水化処理する。具体的には、
例えばアンモニアー過酸化水素溶液に浸すことにより、
表面に水酸基が容易に付着するようになり親水化され
る。次に純水で十分洗浄する。これにより各単結晶圧電
基板表面に水酸基が付着する。この状態で２枚の単結晶
圧電基板を重ね合わせると、主として水酸基のファンー
デアーワールス力により２枚の基板が吸着する。この状
態でも強固な接着状態となるが、さらにこの状態で、１
００℃以上の温度で数１０分から数１０時間熱処理する
ことにより、界面から水構成成分が次第に抜けていく。
これに伴い、水酸基の水素結合主体の結合から酸素や水
素、また基板構成原子のかかわる結合が進み、基板構成
原子同士の接合が序々に始まり接合は非常に強化され
る。特に珪素や酸素がある場合、共有結合が進み、結合
が強化される。

【００６０】熱処理温度としては、特に２００−１００
０℃の範囲で、用いる圧電体の圧電特性が失われない範
囲が好ましい。

【００６１】図２は、ニオブ酸リチウムとタンタル酸リ
チウムを、前述の方法で直接接合した直接接合界面の透
過電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真を示したものである。熱処
理温度は、４００℃、１時間である。ＴＥＭ像におい
て、それぞれの基板側に見える線は、いわゆる原子の格
子像と呼ばれるもので、この線の間隔が格子間隔に対応
していることから、接合が格子すなわち原子オーダー
（１ｎｍ程度）の精度で接合されていることがわかる。
このように高精度でかつ界面に介在物なしに接合できる
ことから表面弾性波伝搬に対する損失が極めて少ない。

【００６２】通常の接着剤を用いて接合した場合、接着
剤の厚みは、数μｍ以下にすることは困難であり、その
ため表面弾性波を著しく減衰させることから実用に耐え
ない。

【００６３】スパッタリング、化学気相成長法、真空蒸
着などの薄膜技術を用いて、圧電体を形成した場合、か
なり良好な接合界面が得られるが、得られる圧電体の圧
電特性は、バルクのものよりもはるかに劣るものであ
り、また得られる圧電体の種類もＺｎＯ、ＡｌＮなどに
限られる。またその結晶方位も、基板の結晶方位によっ
て制限され、また特定の方位、例えばＣ軸方向など成長
しやすい方位が限られる。

【００６４】本実施例の直接接合技術を用いれば、単結
晶圧電体であるニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウ
ム、ほう酸リチウム、水晶においてバルクの性質を保っ
たまま、また任意の結晶方位で複合圧電基板が得られる
ものである。

【００６５】また直接接合前もしくは直接接合後に、一
方の圧電体を研磨などの加工により薄板化することが容
易にできる。通常は、直接接合後、一方の圧電体を使用
する表面弾性波の波長に適した厚みに研磨などのより薄
板化し、その後、櫛形電極を形成する。ハンドリング可
能な厚みであれば、あらかじめその厚みに設定しておい
てから直接接合してもよい。しかし、ハンドリング困難
な場合、通常５０μｍ程度から以下の場合は、直接接合
してから研磨して薄板化した方がよい。

【００６６】本実施例の直接接合を用いると、界面が原
子オーダーの平坦度で接合されているため、高精度に均
一化された薄板化が可能であり、具体的には、３μｍ＋
−０．０１μｍ程度の薄板化が可能となる。これも直接
接合の利点である。

【００６７】図１の構成において、単結晶圧電基板１０
と単結晶圧電薄板２０の圧電特性、音速、温度依存性、
熱膨張率を適当に組み合わせることにより、設計自由度
の大きい種々の複合単結晶圧電基板からなる表面弾性波
素子が得られる。

【００６８】表面弾性波素子の特性は、主に電気機械結
合係数、音速、音速の温度依存性によって決まる。フィ
ルタなどに適用した場合、電気機械結合係数は挿入損
失、通過帯域幅に関係する。一般に電気機械結合係数が
大きいほど、挿入損失は少なくなり、通過帯域幅は広く
なる。通過帯域は用途によって、広い方が良い場合と、
反対に狭い方が良い場合とある。

【００６９】また音速は、櫛形電極の電極幅を決定す
る。櫛形電極の電極幅およびその間隔は、通常１／４波
長程度に設定することから、高周波の用途では、音速が
速いほど、製造においてホトリソグラフィーなどの微細
加工が容易になり、好ましい。

【００７０】一方、低周波の用途においては、あるいは
信号遅延線などの用途においては、音速が遅いほど素子
寸法を小さくできることから好ましい。

【００７１】温度依存性は、一般に小さいほど好まし
い。 （実施例１−１）図３は、実施例１における第１の具体
的実施例の構造を示したもので、単結晶圧電基板にタン
タル酸リチウムを、単結晶圧電薄板にニオブ酸リチウム
を用いた例である。

【００７２】図３において、１１は、３６度Ｙ−カッ
ト、Ｘ軸伝搬の単結晶タンタル酸リチウムからなるは単
結晶圧電基板、２１は、４１度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の
単結晶ニオブ酸リチウムからなる単結晶圧電薄板で、単
結晶圧電基板１１と単結晶圧電薄板２１とは、前述の直
接接合により複合化されている。

【００７３】３０、３０’は単結晶圧電薄板２１の上に
設けた櫛形電極である。ここでは簡略化して表示してあ
る。

【００７４】４１度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の単結晶ニオ
ブ酸リチウムの電気機械結合係数は１７．２％、音速は
４７９２ｍ／秒、３６度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の単結晶
タンタル酸リチウムの電気機械結合係数は５−７％、音
速は４１６０ｍ／秒である。

【００７５】しかしこのように直接接合により複合化し
た複合単結晶圧電基板では、単結晶圧電薄板２１の厚み
を、用いる表面弾性波の波長に応じて適当な厚みに設定
してやることにより、実質的な電気機械結合係数と音速
が、それぞれの圧電体とは異なる特性が得られる。

【００７６】例えば約２００ＭＨｚで櫛形電極を励振す
る場合、櫛形電極の間隔を１／４波長で約５μｍ（音速
を４１６０ｍ／秒と考える）とし、単結晶圧電薄板２１
の厚みを１／４波長から３波長である、５−６０μｍに
設定することにより、電気機械結合係数、音速とも、単
結晶圧電薄板２１の３６度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の単結
晶タンタル酸リチウムの値とも、単結晶圧電基板１１の
４１度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の単結晶ニオブ酸リチウム
とも異なる値が得られる。

【００７７】具体的には、例えば、それぞれ中間の値が
得られる。単結晶圧電薄板２１の厚みを、１／２波長か
ら１波長程度に設定すると、電気機械結合係数が１０％
で、音速が４５００ｍ／秒程度の値が得られる。この場
合、電気機械結合係数、音速とも、もとのそれぞれの圧
電体の中間の値が得られることにより、例えば、高周波
で帯域の狭いフィルタに適した表面弾性波素子となる。

【００７８】このような複合化の効果は、単結晶圧電薄
板２１の厚みが特に１／４波長から１波長の間が著しい
が、単結晶圧電薄板の厚みが３波長程度でも効果が認め
られる。

【００７９】本実施例では主に電気機械結合係数と音速
に及ぼす効果を示すものである。 （実施例１−２）図４は、実施例１における第２の具体
的実施例の構造を示したもので、単結晶圧電基板に水晶
（単結晶）を、単結晶圧電薄板にニオブ酸リチウムを用
いた例である。

【００８０】図４において、１２は、４３度Ｙ−カッ
ト、Ｘ軸伝搬の水晶からなるは単結晶圧電基板、２１は
（実施例１−１）と同様、４１度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬
の単結晶ニオブ酸リチウムからなる単結晶圧電薄板で、
単結晶圧電基板１２と単結晶圧電薄板２１は、前述の直
接接合により複合化されている。

【００８１】３０、３０’は単結晶圧電薄板２１の上に
設けた櫛形電極である。ここでは簡略化して表示してあ
る。

【００８２】４１度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の単結晶ニオ
ブ酸リチウムの電気機械結合係数は１７．２％、音速は
４７９２ｍ／秒、温度依存性は、約５０ｐｐｍ／℃、４
３度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の水晶の電気機械結合係数は
０．１６％、音速は３１５８ｍ／秒、温度依存性は０ｐ
ｐｍ／℃である。

【００８３】この場合も（実施例１−１）と同様、単結
晶圧電薄板の厚みを、用いる表面弾性波の波長に応じて
適当な厚みに設定してやることにより、実質的な電気機
械結合係数と音速と温度依存性が、それぞれの圧電体と
は異なる特性が得られる。

【００８４】例えば約２００ＭＨｚで櫛形電極を励振す
る場合、櫛形電極の間隔を１／４波長で約４μｍ（音速
を３１５８ｍ／秒と考える）とし、単結晶圧電薄板２１
の厚みを１／４波長から３波長である、４−４８μｍに
設定することにより、電気機械結合係数、音速、温度依
存性とも、単結晶圧電薄板２１の４１度Ｙ−カット、Ｘ
軸伝搬の単結晶ニオブ酸リチウムの値とも、単結晶圧電
基板１２の４３度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の水晶とも異な
る値が得られる。

【００８５】例えば、それぞれ中間の値が得られる。単
結晶圧電薄板２１の厚みを、１／２波長から１波長程度
に設定すると、電気機械結合係数が５％で、音速が３３
００ｍ／秒、温度依存性が３０ｐｐｍ／℃程度の値が得
られる。この場合、電気機械結合係数、音速、温度依存
性とも、もとのそれぞれの圧電体の中間の値が得られる
ことにより、非常に温度依存性の少ないフィルタに適し
た表面弾性波素子となる。

【００８６】このような複合化の効果は、単結晶圧電薄
板２１の厚みが特に１／４波長から１波長の間が著しい
が、単結晶圧電薄板の厚みが３波長程度でも効果が認め
られる。

【００８７】本実施例では主に温度依存性におよぼす効
果を示すものである。 （実施例１−３）図５は、実施例１における第３の具体
的実施例の構造を示したもので、単結晶圧電基板に水晶
（単結晶）を、単結晶圧電薄板にタンタル酸リチウムを
用いた例である。

【００８８】図５において、１２は、（実施例１−１）
と同様、４３度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の水晶からなるは
単結晶圧電基板、２２は、３６度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬
の単結晶タンタル酸リチウムからなる単結晶圧電薄板
で、単結晶圧電基板１２と単結晶圧電薄板２２は、前述
の直接接合により複合化されている。

【００８９】３０、３０’は単結晶圧電薄板２２の上に
設けた櫛形電極である。ここでは簡略化して表示してあ
る。

【００９０】３６度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の単結晶タン
タル酸リチウムの電気機械結合係数は５−７％、音速は
４１６０ｍ／秒、温度依存性は、約３０ｐｐｍ／℃、４
３度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の水晶の電気機械結合係数は
０．１６％、音速は３１５８ｍ／秒、温度依存性は０ｐ
ｐｍ／℃である。

【００９１】この場合も（実施例１−１）と同様、単結
晶圧電薄板の厚みを、用いる表面弾性波の波長に応じて
適当な厚みに設定してやることにより、実質的な電気機
械結合係数と音速と温度依存性が、それぞれの圧電体と
は異なる特性が得られる。

【００９２】例えば約２００ＭＨｚで櫛形電極を励振す
る場合、櫛形電極の間隔を１／４波長で約４μｍ（音速
を３１５８ｍ／秒と考える）とし、単結晶圧電薄板２１
の厚みを１／４波長から３波長である、４−４８μｍに
設定することにより、電気機械結合係数、音速、温度依
存性とも、単結晶圧電薄板２２の３６度Ｙ−カット、Ｘ
軸伝搬の単結晶タンタル酸リチウムの値とも、単結晶圧
電基板１２の４３度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の水晶とも異
なる値が得られる。

【００９３】例えば、それぞれ中間の値が得られる。単
結晶圧電薄板２２の厚みを、１／２波長から１波長程度
に設定すると、電気機械結合係数が２％で、音速が３３
００ｍ／秒、温度依存性が２０ｐｐｍ／℃程度の値が得
られる。この場合、電気機械結合係数、音速、温度依存
性とも、もとのそれぞれの圧電体の中間の値が得られる
ことにより、非常に温度依存性の少ないフィルタに適し
た表面弾性波素子となる。

【００９４】このような複合化の効果は、単結晶圧電薄
板２１の厚みが特に１／４波長から１波長の間が著しい
が、単結晶圧電薄板の厚みが３波長程度でも効果が認め
られる。

【００９５】本実施例では主に温度依存性におよぼす効
果を示すものである。 （実施例１−４）図６は、実施例１における第４の具体
的実施例の構造を示したもので、単結晶圧電基板に単結
晶ほう酸リチウムを、単結晶圧電薄板にニオブ酸リチウ
ムを用いた例である。

【００９６】図６において、１３は、４５度Ｘ−カッ
ト、Ｚ軸伝搬の単結晶ほう酸リチウムからなるは単結晶
圧電基板、２１は（実施例１−１）と同様、４１度Ｙ−
カット、Ｘ軸伝搬の単結晶ニオブ酸リチウムからなる単
結晶圧電薄板で、単結晶圧電基板１３と単結晶圧電薄板
２１は、前述の直接接合により複合化されている。

【００９７】３０、３０’は単結晶圧電薄板２１の上に
設けた櫛形電極である。ここでは簡略化して表示してあ
る。

【００９８】４１度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の単結晶ニオ
ブ酸リチウムの電気機械結合係数は１７．２％、音速は
４７９２ｍ／秒、温度依存性は、約５０ｐｐｍ／℃、４
５度Ｘ−カット、Ｚ軸伝搬の単結晶ほう酸リチウムの電
気機械結合係数は１％、音速は３４０１ｍ／秒、温度依
存性は０ｐｐｍ／℃である。

【００９９】この場合も（実施例１−１）と同様、単結
晶圧電薄板の厚みを、用いる表面弾性波の波長に応じて
適当な厚みに設定してやることにより、実質的な電気機
械結合係数と音速と温度依存性が、それぞれの圧電体と
は異なる特性が得られる。

【０１００】例えば約２００ＭＨｚで櫛形電極を励振す
る場合、櫛形電極の間隔を１／４波長で約４μｍ（音速
を３４０１ｍ／秒と考える）とし、単結晶圧電薄板２１
の厚みを１／４波長から３波長である、４−４８μｍに
設定することにより、電気機械結合係数、音速、温度依
存性とも、単結晶圧電薄板２１の４１度Ｙ−カット、Ｘ
軸伝搬の単結晶ニオブ酸リチウムの値とも、単結晶圧電
基板１３の４５度Ｘ−カット、Ｚ軸伝搬の単結晶ほう酸
リチウムとも異なる値が得られる。

【０１０１】例えば、それぞれ中間の値が得られる。単
結晶圧電薄板２１の厚みを、１／２波長から１波長程度
に設定すると、電気機械結合係数が５％で、音速が３５
００ｍ／秒、温度依存性が３０ｐｐｍ／℃程度の値が得
られる。この場合、電気機械結合係数、音速、温度依存
性とも、もとのそれぞれの圧電体の中間の値が得られる
ことにより、非常に温度依存性の少ないフィルタに適し
た表面弾性波素子となる。

【０１０２】このような複合化の効果は、単結晶圧電薄
板２１の厚みが特に１／４波長から１波長の間が著しい
が、単結晶圧電薄板の厚みが３波長程度でも効果が認め
られる。

【０１０３】本実施例では主に温度依存性におよぼす効
果を示すものである。以上単結晶圧電体として、ニオブ
酸リチウム、タンタル酸リチウム、ほう酸リチウム、水
晶の特定の組合せのみを示したが、これ以外の種々の組
合せにおいても、その組合せに応じて種々の電気機械結
合係数、音速、温度依存性をもった複合単結晶圧電基板
が得られる。

【０１０４】（実施例２）本発明の表面弾性波素子の構
造の第２の実施例の斜視図を図７（ａ）に、また斜視図
７（ａ）の、Ａ−Ａ’部断面構造を、図７（ｂ）に示
す。

【０１０５】図７において、１０、２０、３０、３０’
は実施例１と同様、それぞれ単結晶圧電基板、単結晶圧
電薄板、単結晶圧電薄板２０の上に形成された櫛形電極
である。櫛形電極はここでもやはり簡略化して表示して
いる。４０は、単結晶圧電基板１０と単結晶圧電薄板２
０の間に形成された無機薄膜層である。

【０１０６】単結晶圧電基板１０と単結晶圧電薄板２０
は、実施例１と同様、例えば単結晶圧電体であるニオブ
酸リチウム、タンタル酸リチウム、ほう酸リチウム、水
晶が適している。

【０１０７】無機薄膜層としては、珪素や酸化珪素、窒
化珪素などの珪素化合物、ほう珪酸化合物などの珪酸化
合物が適している。無機薄膜層の厚みは、使用する表面
弾性波の波長にたいして十分薄い方が好ましく、具体的
には１／２波長以下が好ましい。

【０１０８】表面弾性波素子としての機能は、実施例１
と同様、櫛形電極３０に高周波信号を入れることによ
り、その近傍の圧電部に表面弾性波が励振され、それが
積層構造を経て、他方の櫛形電極３０’に伝搬して、櫛
形電極３０’下部の圧電部で再び電気信号に変換される
ものである。 ここでは櫛形電極を用いた表面弾性波素
子の基本構成を示したもので、実際に高周波フィルタや
共振子にする場合には、櫛形電極の数を増したり、構成
を変えたりする。

【０１０９】単結晶圧電基板１０と単結晶圧電薄板２０
は、すくなくとも前記圧電体の一方の基板表面に、無機
薄膜層を有し、それぞれの無機薄膜層および基板表面を
平坦化、鏡面化、清浄化、親水化処理して、重ね合わせ
熱処理することにより直接接合されて積層されたもので
ある。

【０１１０】ここで用いた直接接合の意味は、実施例１
と同様である。本実施例における直接接合の製造プロセ
スについて説明する。

【０１１１】具体的には、例えば、圧電体として、単結
晶のニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ほう酸リ
チウム、水晶を用いた場合について説明する。

【０１１２】また無機薄膜層として、珪素、酸化珪素、
窒化珪素、ほう珪酸ガラスを用いた場合について説明す
る。

【０１１３】まず直接接合しようとする２枚の圧電体表
面を平坦化、鏡面化、洗浄する。必要に応じてエッチン
グにより表面層を除去する。

【０１１４】次に２枚の圧電体の内、少なくとも一方の
基板の接合予定表面に、薄膜技術により無機薄膜層を形
成する。無機薄膜層は、上記材料について、いずれもス
パッタリング、化学気相成長法、真空蒸着により形成で
きる。膜厚は、使用する表面弾性波の波長よりも十分薄
くする。具体的には使用する表面弾性波の１／２波長以
下、さらに好ましくは１／１０波長以下、例えば０．１
−１μｍ程度である。

【０１１５】次に接合予定の圧電体または無機薄膜層表
面を、必要に応じ（無機薄膜層形成前に平坦化、鏡面
化、清浄化を行っているので、無機薄膜層が良好に形成
されておれば不要）平坦化、鏡面化したのち、親水化処
理する。以後の処理は、実施例１と同様である。

【０１１６】具体的には、例えばアンモニアー過酸化水
素溶液に浸すことにより、表面に水酸基が容易に付着す
るようになり親水化される。次に純水で十分洗浄する。
これにより各基板表面に水酸基が付着する。この状態で
２枚の基板を重ね合わせると、主として水酸基のファン
ーデアーワールス力により２枚の基板が吸着する。この
状態でも強固な接着状態となるが、さらにこの状態で、
１００℃以上の温度で数１０分から数１０時間熱処理す
ることにより、界面から水構成成分が次第に抜けてい
く。これに伴い、水酸基の水素結合主体の結合から酸素
や水素、また基板構成原子のかかわる結合が進み、基板
構成原子同士の接合が序々に始まり接合は非常に強化さ
れる。特に無機薄膜層として、珪素を含有しており、さ
らに酸素が周辺に十分存在するので、共有結合が進み、
結合が強化される。

【０１１７】熱処理温度としては、特に２００−１００
０℃の範囲で、用いる圧電体の特性が失われない範囲が
好ましい。

【０１１８】この場合の直接接合も、実施例１と同様、
接合が原子オーダーの精度で接合されているから、表面
弾性波伝搬に対する損失が極めて少ない。また無機薄膜
層の厚みは、使用する表面弾性波の波長に比べて十分薄
くした場合、無機薄膜層での表面弾性波の損失も極めて
少なく、実質上問題とならない。したがって直接接合の
利点は、実施例１と同様である。

【０１１９】本実施例の特徴は、実施例１と比べて、直
接接合界面に無機薄膜層があることである。このことに
より、２つの利点が得られる。

【０１２０】第１の利点は、接合時に界面に多少のゴミ
があっても、直接接合時に、ゴミがこの無機薄膜層の中
にとりこまれるため、接合時の製造歩留まりが向上す
る。

【０１２１】第２の利点は、電極をこの無機薄膜層の中
に容易に埋め込むことができることから、表面弾性波素
子としての設計の自由度がさらに増すことである。

【０１２２】図８は、無機薄膜層の中に、電極を埋め込
んだ構造の実施例を示したものである。

【０１２３】図８（ａ）において、１０、２０は、それ
ぞれ単結晶圧電基板および単結晶圧電薄板である。３
１、３１’は、無機薄膜層４０の中に埋め込まれた櫛形
電極である。櫛形電極は、下の基板側に形成されてい
る。また櫛形電極の端部は、図示してないが外部回路と
接続できるように露出している。

【０１２４】図８（ｂ）は、櫛形電極を単結晶圧電薄板
側に形成した例である。図８（ｃ）は、図８（ａ）の構
成において、単結晶圧電薄板上面に接地電極３５を設け
た例である。

【０１２５】図８（ｄ）は、図８（ｂ）の構成におい
て、単結晶圧電薄板上面に接地電極３５を設けた例であ
る。

【０１２６】図８（ｅ）は、図７の構成において、接地
電極３５’を、無機薄膜層内に形成した例である。

【０１２７】このような電極構成による特性の違いは、
定性的には以下のようになる。基本的には、電界が、上
下の基板のおもにどこに集中するかに依存する。単結晶
圧電薄板に電界の集中しやすい順に示すと、図８
（ｅ）、図７、図８（ｄ）（ｃ）、図８（ｂ）（ａ）の
順となる。定性的には、ほぼこの順に、上下の基板の特
性を混合した圧電特性が積層構造の圧電特性として得ら
れる。

【０１２８】したがって、このような電極構成にした場
合、図７と同じ圧電体と厚みを用いても、表面弾性波励
振のされ方が異なり、当然、図７の圧電特性と異なる圧
電特性が得られる。具体的には、例えば、電気機械結合
係数が大きくなるという効果が得られる。

【０１２９】図８の構造を得る場合には、単結晶圧電基
板の表面を、平坦化、鏡面化、清浄化した後、櫛形電極
を形成し、その上に上記した如く、各種薄膜技術によ
り、無機薄膜層を形成し、以下前述の製造プロセスによ
り直接接合することにより得られる。櫛形電極を埋め込
む場合は、無機薄膜層は十分高抵抗でなければならな
い。

【０１３０】図７または図８の構成においても、単結晶
圧電基板１０と単結晶圧電薄板２０の圧電特性、音速、
温度依存性、熱膨張率を適当に組み合わせることによ
り、設計自由度の大きい種々の複合単結晶圧電基板から
なる表面弾性波素子が得られる。

【０１３１】（実施例２−１）図９は、実施例２におけ
る第１の具体的実施例の構造を示したもので、単結晶圧
電基板にタンタル酸リチウムを、単結晶圧電薄板にニオ
ブ酸リチウムを、無機薄膜層に珪素を用いた例である。

【０１３２】図９において、（実施例１−１）と同様、
１１は、３６度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の単結晶タンタル
酸リチウムからなるは単結晶圧電基板、２１は、４１度
Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の単結晶ニオブ酸リチウムからな
る単結晶圧電薄板である。また４１はスパッタリングま
たは化学気相成長法または真空蒸着により単結晶圧電基
板１１の上に形成した珪素（非晶質または多結晶）層で
ある。

【０１３３】単結晶圧電薄板２１は、珪素層４１との界
面で、前述の直接接合により複合化されている。３０、
３０’は、（実施例１−１）と同様、単結晶圧電薄板２
１の上に設けた櫛形電極である。ここでは簡略化して表
示してある。

【０１３４】本実施例においても、無機薄膜層の厚みを
十分薄く（１／２波長以下、さらに好ましくは１／１０
波長以下）することにより、圧電特性の設計自由度とし
ては、（実施例１−１）とほぼ同様の効果が得られる。

【０１３５】さらに本実施例の場合には、無機薄膜層が
あることにより、前述の如く製造上有利であり、また電
極配置の自由度が増す。

【０１３６】（実施例２−２）図１０は、実施例２にお
ける第２の具体的実施例の構造を示したもので、単結晶
圧電基板に水晶（単結晶）を、単結晶圧電薄板にニオブ
酸リチウムを、無機薄膜層に酸化珪素または窒化珪素を
用いた例である。

【０１３７】図１０において、１２は、４３度Ｙ−カッ
ト、Ｘ軸伝搬の水晶からなるは単結晶圧電基板、２１
は、４１度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の単結晶ニオブ酸リチ
ウムからなる単結晶圧電薄板である。また４２はスパッ
タリングまたは化学気相成長法または真空蒸着により、
単結晶圧電基板１２の上に形成した酸化珪素（非晶質）
または窒化珪素（非晶質）層である。

【０１３８】単結晶圧電薄板２１は、酸化珪素または窒
化珪素層４２との界面で、前述の直接接合により複合化
されている。３０、３０’は、（実施例２−１）と同
様、単結晶圧電薄板２１の上に設けた櫛形電極である。
ここでは簡略化して表示してある。

【０１３９】本実施例においても、無機薄膜層の厚みを
十分薄く（１／２波長以下、さらに好ましくは１／１０
波長以下）することにより、圧電特性の設計自由度とし
ては、（実施例１−２）とほぼ同様の効果が得られる。

【０１４０】さらに本実施例の場合には、無機薄膜層が
あることにより、前述の如く製造上有利であり、また電
極配置の自由度が増す。

【０１４１】（実施例２−３）図１１は、実施例２にお
ける第３の具体的実施例の構造を示したもので、単結晶
圧電基板に水晶（単結晶）を、単結晶圧電薄板にタンタ
ル酸リチウムを、無機薄膜層にほう珪酸系ガラスを用い
た例である。

【０１４２】図１１において、１２は、（実施例２−
１）と同様、４３度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の水晶からな
るは単結晶圧電基板、２２は、３６度Ｙ−カット、Ｘ軸
伝搬の単結晶タンタル酸リチウムからなる単結晶圧電薄
板である。また４３はスパッタリングまたは化学気相成
長法または真空蒸着により、単結晶圧電基板１２の上に
形成したほう珪酸系ガラス層である。

【０１４３】単結晶圧電薄板２２は、ほう珪酸ガラス層
４３との界面で、前述の直接接合により複合化されてい
る。３０、３０’は、（実施例２−１）と同様、単結晶
圧電薄板２２の上に設けた櫛形電極である。ここでは簡
略化して表示してある。

【０１４４】本実施例においても、無機薄膜層の厚みを
十分薄く（１／２波長以下、さらに好ましくは１／１０
波長以下）することにより、圧電特性の設計自由度とし
ては、（実施例１−３）とほぼ同様の効果が得られる。

【０１４５】さらに本実施例の場合には、無機薄膜層が
あることにより、前述の如く製造上有利であり、また電
極配置の自由度が増す。

【０１４６】（実施例２−４）図１２は、実施例２にお
ける第４の具体的実施例の構造を示したもので、単結晶
圧電基板に単結晶ほう酸リチウムを、単結晶圧電薄板に
単結晶ニオブ酸リチウムを、無機薄膜層に酸化珪素また
は窒化珪素層を用いた例である。

【０１４７】図１２において、１３は、４５度Ｘ−カッ
ト、Ｚ軸伝搬の単結晶ほう酸リチウムからなるは単結晶
圧電基板、２１は、４１度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の単結
晶ニオブ酸リチウムからなる単結晶圧電薄板である。

【０１４８】また４２はスパッタリングまたは化学気相
成長法または真空蒸着により、単結晶圧電基板１３の上
に形成した酸化珪素（非晶質）または窒化珪素（非晶
質）層である。

【０１４９】単結晶圧電薄板２１は、酸化珪素または窒
化珪素層４２との界面で、前述の直接接合により複合化
されている。３０、３０’は、（実施例２−１）と同
様、単結晶圧電薄板２１の上に設けた櫛形電極である。
ここでは簡略化して表示してある。

【０１５０】本実施例においても、無機薄膜層の厚みを
十分薄く（１／２波長以下、さらに好ましくは１／１０
波長以下）することにより、圧電特性の設計自由度とし
ては、（実施例１−４）とほぼ同様の効果が得られる。

【０１５１】さらに本実施例の場合には、無機薄膜層が
あることにより、前述の如く製造上有利であり、また電
極配置の自由度が増す。

【０１５２】以上単結晶圧電体として、ニオブ酸リチウ
ム、タンタル酸リチウム、ほう酸リチウム、水晶、無機
薄膜層として、珪素、酸化珪素や窒化珪素、ほう珪酸系
ガラスの特定の組合せのみを示したが、これ以外の種々
の組合せにおいても、その組合せに応じて種々の電気機
械結合係数、音速、温度依存性をもった複合単結晶圧電
基板が得られる。

【０１５３】（実施例３）本発明の表面弾性波素子の構
造の第３の実施例の斜視図を図１３（ａ）に、また斜視
図１３（ａ）の、Ａ−Ａ’部断面構造を、図１３（ｂ）
に示す。

【０１５４】図１３において、５０は非圧電基板、２０
は単結晶圧電薄板、３０、３０’は単結晶圧電薄板２０
の上に設けた櫛形電極である。櫛形電極はここでは簡略
化して表示している。

【０１５５】非圧電基板５０は、例えば、ガラスなどの
音速の遅い基板、熱膨張率の小さい基板、またはほう
素、非晶質炭素、グラファイトなどの音速の速い基板で
あり、単結晶圧電薄板２０は、例えば単結晶圧電体であ
るニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ほう酸リチ
ウム、水晶が適している。

【０１５６】表面弾性波素子としての機能は、実施例１
と同様、櫛形電極３０に高周波信号を入れることによ
り、その近傍の圧電部に表面弾性波が励振され、それが
積層構造を経て、他方の櫛形電極３０’に伝搬して、櫛
形電極３０’下部の圧電部で再び電気信号に変換される
ものである。

【０１５７】ここでは櫛形電極を用いた表面弾性波素子
の基本構成を示したもので、実際に高周波フィルタや共
振子にする場合には、櫛形電極の数を増したり、構成を
変えたりする。

【０１５８】非圧電基板５０と単結晶圧電薄板２０は、
それぞれの表面を、平坦化、鏡面化、清浄化、親水化処
理して、重ね合わせ熱処理することにより直接接合され
て積層されたものである。

【０１５９】ここで用いた直接接合の意味は、実施例１
と同様である。次に本実施例における製造プロセスにつ
いて説明する。

【０１６０】具体的には、例えば、非圧電基板として、
ガラス、またはほう素、非晶質炭素、グラファイトを、
圧電体として、単結晶のニオブ酸リチウム、タンタル酸
リチウム、ほう酸リチウム、水晶を用いた場合について
説明する。

【０１６１】まず直接接合しようとする非圧電基板と圧
電体表面を、平坦化、鏡面研磨し、洗浄する。必要に応
じてエッチングにより表面層を除去する。ニオブ酸リチ
ウム、タンタル酸リチウム、水晶のエッチングには弗酸
系エッチング液を用いる。ほう酸リチウムの場合には弱
酸でよい。非圧電基板表面も弗酸系溶液で洗浄する。

【０１６２】次に表面を親水化処理する。以下のプロセ
スは、実施例１と同様である。具体的には、例えばアン
モニアー過酸化水素溶液に浸すことにより、表面に水酸
基が容易に付着するようになり親水化される。次に純水
で十分洗浄する。これにより各基板表面に水酸基が付着
する。この状態で２枚の基板を重ね合わせると、主とし
て水酸基のファンーデアーワールス力により２枚の基板
が吸着する。この状態でも強固な接着状態となるが、さ
らにこの状態で、１００℃以上の温度で数１０分から数
１０時間熱処理することにより、界面から水構成成分が
次第に抜けていく。これに伴い、水酸基の水素結合主体
の結合から酸素や水素、また基板構成原子のかかわる結
合が進み、基板構成原子同士の接合が序々に始まり接合
は非常に強化される。特に珪素や炭素、酸素がある場
合、共有結合が進み、結合が強化される。

【０１６３】熱処理温度としては、特に２００−１００
０℃の範囲で、用いる圧電体の特性が失われない範囲が
好ましい。また酸化やすいものの場合は、非酸化性雰囲
気で熱処理することが必要となる。

【０１６４】この場合の接合も、実施例１と同様、接合
が格子すなわち原子オーダーの精度で接合されているこ
とから表面弾性波伝搬に対する損失が極めて少ない。

【０１６５】ほう素、非晶質炭素、グラファイトは、各
種基板の上に薄膜技術で形成したものであってもよい。
その膜厚が、使用する表面弾性波の波長よりも十分厚け
ればよい。

【０１６６】図１３の構成において、非圧電基板５０の
音速、熱膨張率と、単結晶圧電薄板２０の圧電特性、音
速、温度依存性、熱膨張率を適当に組み合わせることに
より、設計自由度の大きい種々の複合圧電基板からなる
表面弾性波素子が得られる。

【０１６７】（実施例３−１）図１４は、実施例３にお
ける第１の具体的実施例の構造を示したもので、非圧電
基板に音速の遅いガラスを、単結晶圧電薄板に単結晶ニ
オブ酸リチウムを用いた例である。

【０１６８】図１４において、２１は、４１度Ｙ−カッ
ト、Ｘ軸伝搬の単結晶ニオブ酸リチウムからなるは単結
晶圧電基板、５１は、ほう珪酸鉛系ガラスで、非圧電基
板５１と単結晶圧電薄板２１は、前述の直接接合により
複合化されている。

【０１６９】３０、３０’は表面波励振用の櫛形電極
で、実施例１と同様の基本構成例を示したものである。

【０１７０】４１度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の単結晶ニオ
ブ酸リチウムの電気機械結合係数は１７．２％、音速は
４７９２ｍ／秒、ほう珪酸鉛系ガラス基板の音速は１０
００−２０００ｍ／秒である。

【０１７１】この場合も（実施例１−１）と同様、単結
晶圧電薄板の厚みを、用いる表面弾性波の波長に応じて
適当な厚みに設定してやることにより、実質的な電気機
械結合係数と音速が、用いた圧電体とは異なる特性が得
られる。

【０１７２】例えば約２００ＭＨｚで櫛形電極を励振す
る場合、櫛形電極の間隔を１／４波長で約２．５μｍ
（音速を２０００ｍ／秒と考える）とし、単結晶圧電薄
板２１の厚みを１／４波長から１波長である、２．５−
１０μｍに設定することにより、電気機械結合係数、音
速とも、単結晶圧電薄板２１の４１度Ｙ−カット、Ｘ軸
伝搬の単結晶ニオブ酸リチウムの値とも、非圧電基板５
１のほう珪酸鉛ガラス基板とも異なる値が得られる。

【０１７３】例えば、それぞれ中間の値が得られる。単
結晶圧電薄板２１の厚みを、１／２波長から１波長程度
に設定すると、電気機械結合係数が１−５％で、音速が
１５００−２５００ｍ／秒、程度の値が得られる。この
場合、電気機械結合係数、音速とも、もとのそれぞれの
基板の中間の値が得られることにより、電気機械結合係
数は比較的大きくて、音速の比較的遅い特性が得られる
ことから、低周波のフィルタや遅延線に適した表面弾性
波素子となる。

【０１７４】このような複合化の効果は、単結晶圧電薄
板２１の厚みが特に１／２波長から１波長の間が著し
い。

【０１７５】本実施例では主に音速におよぼす効果を示
すものである。 （実施例３−２）図１５は、実施例３における第２の具
体的実施例の構造を示したもので、非圧電基板に、音速
の速い、ほう素または非晶質炭素またはグラファイト
を、単結晶圧電薄板にニオブ酸リチウムを用いた例であ
る。

【０１７６】図１５において、２１は、４１度Ｙ−カッ
ト、Ｘ軸伝搬の単結晶ニオブ酸リチウムからなるは単結
晶圧電基板、５２は、非圧電基板で、ほう素または非晶
質炭素またはグラファイトである。非圧電基板５２と単
結晶圧電薄板２１は、前述の直接接合により複合化され
ている。

【０１７７】３０、３０’は表面波励振用の櫛形電極
で、実施例１と同様の基本構成例を示したものである。

【０１７８】４１度Ｙ−カット、Ｘ軸伝搬の単結晶ニオ
ブ酸リチウムの電気機械結合係数は１７．２％、音速は
４７９２ｍ／秒、非圧電基板の音速は、ほう素が１０，
０００ｍ／秒、非晶質炭素が約１０，０００ｍ／秒、グ
ラファイトが１０，０００−１５，０００ｍ／秒であ
る。

【０１７９】この場合も（実施例１−１）と同様、単結
晶圧電薄板の厚みを、用いる表面弾性波の波長に応じて
適当な厚みに設定してやることにより、実質的な電気機
械結合係数と音速が、用いた圧電体とは異なる特性が得
られる。

【０１８０】例えば約２００ＭＨｚで櫛形電極を励振す
る場合、櫛形電極の間隔を各非圧電基板の音速の１／４
波長とし、単結晶圧電薄板２１の厚みを１／４波長から
１波長に設定することにより、電気機械結合係数、音速
とも、単結晶圧電薄板２１の４１度Ｙ−カット、Ｘ軸伝
搬の単結晶ニオブ酸リチウムの値とも、非圧電基板５２
とも異なる値が得られる。

【０１８１】例えば、それぞれ中間の値が得られる。単
結晶圧電薄板２１の厚みを、１／２波長から１波長程度
に設定すると、電気機械結合係数が１−５％で、音速が
５０００−１２０００ｍ／秒程度の値が得られる。この
場合、電気機械結合係数、音速とも、もとのそれぞれの
基板の中間の値が得られることにより、電気機械結合係
数は比較的大きくて、音速の速い特性が得られることか
ら、高周波のフィルタに適した表面弾性波素子となる。

【０１８２】このような複合化の効果は、単結晶圧電薄
板２１の厚みが特に１／４波長から１波長の間が著し
い。

【０１８３】本実施例では主に音速におよぼす効果を示
すものである。 （実施例３−３）図１６は、実施例３における第３の具
体的実施例の構造を示したもので、単結晶圧電薄板にニ
オブ酸リチウムを、非圧電基板に、熱膨張率が単結晶圧
電薄板よりもの小さいガラスを用いた例である。

【０１８４】図１６において、２１は、４１度Ｙ−カッ
ト、Ｘ軸伝搬の単結晶ニオブ酸リチウムからなるは単結
晶圧電基板、５３は、非圧電基板で、熱膨張率の小さい
ガラスである。非圧電基板５３と単結晶圧電薄板２１
は、前述の直接接合により複合化されている。

【０１８５】３０、３０’は表面波励振用の櫛形電極
で、実施例１と同様の基本構成例を示したものである。

【０１８６】本実施例の場合は、単結晶圧電薄板２１の
厚みが、使用する表面波の波長より厚くてもかまわな
い。

【０１８７】このような構造において、非圧電基板５３
に用いる材料の熱膨張率を、単結晶圧電薄板２１に用い
る材料の熱膨張率よりも小さいものに選ぶことにより、
温度依存性に優れた表面弾性波素子が得られる。

【０１８８】例えば、単結晶圧電基板として厚み１００
μｍのニオブ酸リチウムを用い（熱膨張率は結晶方位に
よって異なり、７．５−１５ｐｐｍ／℃である）、ガラ
ス基板として厚み１ｍｍ、熱膨張率が４ｐｐｍ／℃のも
のを選ぶことにより、圧電体の厚みが、使用する表面弾
性波の波長の数倍以上あっても、電気機械結合係数を落
とすことなく、温度依存性を、１０−２０％改善するこ
とができる。

【０１８９】これは、単結晶圧電薄板２１と非圧電基板
５３が直接接合により、原子オーダーレベルで結合され
ているので、温度の上昇により、熱膨張率の差の基づく
圧縮応力が単結晶圧電薄板２１に加わり、温度依存性が
改善されたものと考えられる。

【０１９０】したがって、単結晶圧電薄板よりも熱膨張
率の小さい保持基板を用いることにより、電気機械結合
係数はほぼ同じでありながら、温度特性の改善された表
面弾性波素子を得ることができる。

【０１９１】例えばタンタル酸リチウムの熱膨張率は、
４−１６ｐｐｍ／℃、ほう酸リチウムの熱膨張率は、４
−１３ｐｐｍ／℃、水晶の熱膨張率は、７．５−１４ｐ
ｐｍ／℃であり、これに対してガラス基板は熱膨張率が
４−１０ｐｐｍ／℃のものが自由に選べる。したがって
単結晶圧電基板に、特定の結晶方位を向いたタンタル酸
リチウム、ほう酸リチウム、水晶などを用い、その結晶
方位の熱膨張率よりも熱膨張率の小さいガラス基板を用
いる事により、本実施例と同様の効果が得られる。上記
効果を得るのに、保持する側の基板が非圧電基板である
必要はない。

【０１９２】以上単結晶圧電体として、ニオブ酸リチウ
ム、タンタル酸リチウム、ほう酸リチウム、水晶を用
い、非圧電基板として、ガラス、ほう素、非晶質炭素、
グラファイトの特定の組合せのみを示したが、これ以外
の種々の組合せにおいても、その組合せに応じて種々の
電気機械結合係数、音速、温度依存性をもった複合単結
晶圧電基板が得られる。

【０１９３】（実施例４）本発明の表面弾性波素子の構
造の第４の実施例の斜視図を図１７（ａ）に、また斜視
図１７（ａ）の、Ａ−Ａ’部断面構造を、図１７（ｂ）
に示す。

【０１９４】図１７において、２０、３０、３０’、５
０は実施例３と同様、それぞれ単結晶圧電薄板、単結晶
圧電薄板２０の上に形成された櫛形電極、非圧電基板で
ある。櫛形電極はここでもやはり簡略化して表示してい
る。４０は、非圧電基板５０と単結晶圧電薄板２０の間
に形成された無機薄膜層である。

【０１９５】非圧電基板５０は、実施例３と同様、例え
ば、ほう素、非晶質炭素、グラファイトなどの音速の速
い基板、またはガラスなどの音速の遅い基板、熱膨張率
の小さい基板であり、単結晶圧電薄板２０は、実施例３
と同様、例えば単結晶圧電体であるニオブ酸リチウム、
タンタル酸リチウム、ほう酸リチウム、水晶が適してい
る。

【０１９６】無機薄膜層としては、実施例２と同様、珪
素や酸化珪素、窒化珪素などの珪素化合物、ほう珪酸化
合物などの珪酸化合物が適している。無機薄膜層の厚み
は、使用する表面弾性波の波長にたいして十分薄い方が
好ましく、具体的には１波長以下とくに１／１０波長以
下が好ましい。

【０１９７】表面弾性波素子としての機能は、実施例１
と同様、櫛形電極３０に高周波信号を入れることによ
り、その近傍の圧電部に表面弾性波が励振され、それが
積層構造を経て、他方の櫛形電極３０’に伝搬して、櫛
形電極３０’下部の圧電部で再び電気信号に変換される
ものである。 ここでは櫛形電極を用いた表面弾性波素
子の基本構成を示したもので、実際に高周波フィルタや
共振子にする場合には、櫛形電極の数を増したり、構成
を変えたりする。

【０１９８】非圧電基板１０と単結晶圧電薄板２０は、
すくなくとも前記基板の一方の表面に、無機薄膜層を有
し、それぞれの無機薄膜層および基板表面を、平坦化、
鏡面化、清浄化して親水化処理し、重ね合わせ熱処理す
ることにより直接接合されて積層されたものである。

【０１９９】ここで用いた直接接合の意味は、実施例１
と同様である。本実施例における直接接合の製造プロセ
スについて説明する。

【０２００】具体的には、例えば、圧電体として、単結
晶のニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ほう酸リ
チウム、水晶を、絶縁体として、ガラス、ほう素、非晶
質炭素、グラファイトを、また無機薄膜層として、珪
素、酸化珪素、窒化珪素、ほう珪酸ガラスを用いた場合
について説明する。

【０２０１】まず直接接合しようとする圧電体と非圧電
基板表面を、平坦化、鏡面研磨し、洗浄する。必要に応
じてエッチングにより表面層を除去する。ニオブ酸リチ
ウム、タンタル酸リチウム、水晶のエッチングには弗酸
系エッチング液を用いる。ほう酸リチウムの場合には弱
酸でよい。ガラス、ほう素、非晶質炭素、グラファイト
は弗酸系を用いる。

【０２０２】次に２枚の基板の内、少なくとも一方の基
板の接合予定表面に、薄膜技術により無機薄膜層を形成
する。無機薄膜層は、上記材料について、いずれもスパ
ッタリング、化学気相成長法、真空蒸着により形成でき
る。膜厚は、使用する表面弾性波の波長よりも十分薄く
する（１／２波長以下、さらに好ましくは１／１０波長
以下）。例えば０．１−１μｍ程度である。

【０２０３】次に接合予定の圧電体または無機薄膜層表
面を、平坦化、鏡面化、清浄化する。無機薄膜層形成前
の基板表面状態が、十分平坦で鏡面化され、清浄になっ
ていれば、必ずしもあらためて処理する必要はない。つ
いで各表面を親水化処理する。以下の処理は、実施例３
と同様である。

【０２０４】具体的には、例えばアンモニアー過酸化水
素溶液に浸すことにより、表面に水酸基が容易に付着す
るようになり親水化される。次に純水で十分洗浄する。
これにより各基板表面に水酸基が付着する。この状態で
２枚の基板を重ね合わせると、主として水酸基のファン
ーデアーワールス力により２枚の基板が吸着する。この
状態でも強固な接着状態となるが、さらにこの状態で、
１００℃以上の温度で数１０分から数１０時間熱処理す
ることにより、界面から水構成成分が次第に抜けてい
く。これに伴い、水酸基の水素結合主体の結合から酸素
や水素、また基板構成原子のかかわる結合が進み、基板
構成原子同士の接合が序々に始まり接合は非常に強化さ
れる。特に無機薄膜層として、珪素を含有しており、さ
らに酸素が周辺に十分存在するので、共有結合が進み、
結合が強化される。

【０２０５】熱処理温度としては、特に２００−１００
０℃の範囲で、用いる圧電体の特性が失われない範囲が
好ましい。

【０２０６】この場合の直接接合も、実施例１と同様、
接合が原子オーダーの精度で接合されているから、表面
弾性波伝搬に対する損失が極めて少ない。また無機薄膜
層の厚みは、使用する表面弾性波の波長に比べて十分薄
いので、無機薄膜層での表面弾性波の損失も極めて少な
く、実質上問題とならない。したがって直接接合の利点
は、実施例１と同様である。

【０２０７】本実施例の特徴は、実施例３と比べて、直
接接合界面に無機薄膜層があることである。このことに
より、実施例２と同様２つの利点が得られる。

【０２０８】第１の利点は、接合時に界面に多少のゴミ
があっても、直接接合時に、ゴミがこの無機薄膜層の中
にとりこまれるため、接合時の製造歩留まりが向上す
る。

【０２０９】第２の利点は、電極をこの無機薄膜層の中
に容易に埋め込むことができることから、表面弾性波素
子としての設計の自由度がさらに増すことである。

【０２１０】図１８は、無機薄膜層の中に、電極を埋め
込んだ構造の実施例を示したものである。

【０２１１】図１８（ａ）において、５０、２０は、そ
れぞれ非圧電基板および単結晶圧電薄板である。３１、
３１’は、無機薄膜層４０の中に埋め込まれた櫛形電極
である。櫛形電極は、下の基板側に形成されている。ま
た櫛形電極の端部は、図示してないが外部回路と接続で
きるように露出している。

【０２１２】図１８（ｂ）は、櫛形電極を単結晶圧電薄
板側に形成した例である。図１８（ｃ）は、図１８
（ａ）の構成において、単結晶圧電薄板上面に接地電極
３５を設けた例である。

【０２１３】図１８（ｄ）は、図１８（ｂ）の構成にお
いて、単結晶圧電薄板上面に接地電極３５を設けた例で
ある。

【０２１４】図１８（ｅ）は、図１７の構成において、
接地電極３５’を、無機薄膜層内に形成した例である。

【０２１５】このような電極構成による特性の違いは、
実施例２と同様であり、定性的には以下のようになる。
基本的には、電界が、上下の基板のおもにどこに集中す
るかに依存する。単結晶圧電薄板に電界の集中しやすい
順に示すと、図１８（ｅ）、図１７、図１８（ｄ）
（ｃ）、図１８（ｂ）（ａ）の順となる。定性的には、
ほぼこの順に、上下の基板の特性を混合した圧電特性が
積層構造の圧電特性として得られる。

【０２１６】したがって、このような電極構成にした場
合、図１７と同じ圧電体と厚みを用いても、表面弾性波
励振のされ方が異なり、当然、図１７の圧電特性と異な
る圧電特性が得られる。具体的には、例えば、電気機械
結合係数が大きくなるという効果が得られる。

【０２１７】図１８の構造を得る場合には、非圧電基板
もしくは単結晶圧電基板の表面を、平坦化、鏡面研磨
し、清浄化した後、櫛形電極を形成し、その上に、上記
した如く、各種薄膜技術により、無機薄膜層を形成し、
以下前述の製造プロセスにより直接接合することにより
得られる。

【０２１８】図１７または図１８の構成においても、非
圧電基板５０と単結晶圧電薄板２０の圧電特性、音速、
温度依存性、熱膨張率を適当に組み合わせることによ
り、設計自由度の大きい種々の複合単結晶圧電基板から
なる表面弾性波素子が得られる。

【０２１９】（実施例４−１）図１９は、実施例４にお
ける第１の具体的実施例の構造を示したもので、非圧電
基板に音速の遅いガラスを、単結晶圧電薄板に単結晶ニ
オブ酸リチウムを、無機薄膜層に珪素を用いた例であ
る。

【０２２０】図１９において、２１は、４１度Ｙ−カッ
ト、Ｘ軸伝搬の単結晶ニオブ酸リチウムからなるは単結
晶圧電薄板、５１は、ほう珪酸鉛系ガラスである。４１
はスパッタリングまたは化学気相成長法または真空蒸着
により非圧電基板５１の上に形成した珪素（非晶質また
は多結晶）である。

【０２２１】非圧電基板５１は、珪素層４１との界面
で、単結晶圧電薄板２１と前述の直接接合により複合化
されている。

【０２２２】３０、３０’は表面波励振用の櫛形電極
で、実施例１と同様の基本構成例を示したものである。

【０２２３】このような構成においても、無機薄膜層の
厚みが、使用する表面弾性波の波長に比較して十分薄け
れば（１／２波長以下、さらに好ましくは１／１０波長
以下）、実施例（３−１）とほぼ同様の効果が得られ
る。

【０２２４】（実施例４−２）図２０は、実施例４にお
ける第２の具体的実施例の構造を示したもので、非圧電
基板に、音速の速いほう素または非晶質炭素またはグラ
ファイトを、単結晶圧電薄板に単結晶ニオブ酸リチウム
を、無機薄膜層に酸化珪素または窒化珪素を用いた例で
ある。

【０２２５】図２０において、２１は、４１度Ｙ−カッ
ト、Ｘ軸伝搬の単結晶ニオブ酸リチウムからなるは単結
晶圧電基板、５２は、非圧電基板で、ほう素または非晶
質炭素またはグラファイト、４２はスパッタリングまた
は化学気相成長法または真空蒸着により、非圧電基板５
２の上に形成した酸化珪素（非晶質）または窒化珪素
（非晶質）層である。

【０２２６】非圧電基板５２と単結晶圧電薄板２１は、
４２の無機薄膜層を介して、前述の直接接合により複合
化されている。

【０２２７】３０、３０’は表面波励振用の櫛形電極
で、実施例１と同様の基本構成例を示したものである。

【０２２８】このような構成においても、無機薄膜層の
厚みが、使用する表面弾性波の波長に比較して十分薄け
れば（１／２波長以下、さらに好ましくは１／１０波長
以下）、実施例（３−２）とほぼ同様の効果が得られ
る。

【０２２９】（実施例４−３）図２１は、実施例４にお
ける第３の具体的実施例の構造を示したもので、単結晶
圧電薄板にニオブ酸リチウムを、非圧電基板に、熱膨張
率が単結晶圧電薄板よりもの小さいガラスを、無機薄膜
層にほう珪酸化合物を用いた例である。

【０２３０】図２１において、２１は、４１度Ｙ−カッ
ト、Ｘ軸伝搬の単結晶ニオブ酸リチウムからなるは単結
晶圧電基板、５３は、非圧電基板で、熱膨張率の小さい
ガラスである。４３は、スパッタリングまたは化学気相
成長法または真空蒸着により非圧電基板５３の上に形成
したほう珪酸ガラス層である。

【０２３１】非圧電基板５３と単結晶圧電薄板２１は、
ほう珪酸ガラス層４３を介して、前述の直接接合により
複合化されている。

【０２３２】３０、３０’は表面波励振用の櫛形電極
で、実施例１と同様の基本構成例を示したものである。

【０２３３】このような構成においても、無機薄膜層の
厚みが、使用する表面弾性波の波長に比較して十分薄け
れば（１／２波長以下、さらに好ましくは１／１０波長
以下）、実施例（３−３）とほぼ同様の効果が得られ
る。上記効果を得るのに、保持する側の基板が非圧電基
板である必要はない。

【０２３４】以上単結晶圧電体として、ニオブ酸リチウ
ム、タンタル酸リチウム、ほう酸リチウム、水晶を用
い、非圧電基板として、ガラス、ほう素、非晶質炭素、
グラファイト、無機薄膜層として、珪素、酸化珪素や窒
化珪素他の珪素化合物の特定の組合せのみを示したが、
これ以外の種々の組合せにおいても、その組合せに応じ
て種々の電気機械結合係数、音速、温度依存性をもった
複合単結晶圧電基板が得られる。

【０２３５】以上いずれの実施例においても、２枚の基
板の直接接合で説明したが、さらに枚数を増して積層し
ても、同様の効果を得ることができる。

【０２３６】また実施例２と４においては、無機薄膜層
を一方の基板側にのみ形成する例で説明したが、両方の
基板表面に形成してもよい。

【０２３７】また電極材料は、アルミニウム、金など通
常の金属材料を用いることができる。

【０２３８】

【発明の効果】上記のような構成とすることにより、電
気機械結合係数、音速、温度依存性の組合せの自由度が
大幅に増し、特に電気機械結合係数が大きくて、温度依
存性の小さい表面弾性波素子が得られる。

【０２３９】また直接接合界面に、無機薄膜層を介在さ
せることにより、製造歩留まりが向上するとともに、電
極配置の構成の自由度が増すことにより、さらに圧電特
性の設計の自由度が増す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成図

【図２】本発明により直接接合した複合圧電基板の界面
の粒子構造を示す透過電子顕微鏡写真

【図３】本発明の第１の実施例の第１の具体例の構成図

【図４】本発明の第１の実施例の第２の具体例の構成図

【図５】本発明の第１の実施例の第３の具体例の構成図

【図６】本発明の第１の実施例の第４の具体例の構成図

【図７】本発明の第２の実施例の構成図

【図８】本発明の第２の実施例の電極配置の具体例の構
成図

【図９】本発明の第２の実施例の第１の具体例の構成図

【図１０】本発明の第２の実施例の第２の具体例の構成
図

【図１１】本発明の第２の実施例の第３の具体例の構成
図

【図１２】本発明の第２の実施例の第４の具体例の構成
図

【図１３】本発明の第３の実施例の構成図

【図１４】本発明の第３の実施例の第１の具体例の構成
図

【図１５】本発明の第３の実施例の第２の具体例の構成
図

【図１６】本発明の第３の実施例の第３の具体例の構成
図

【図１７】本発明の第４の実施例の構成図

【図１８】本発明の第４の実施例の電極配置の具体例の
構成図

【図１９】本発明の第４の実施例の第１の具体例の構成
図

【図２０】本発明の第４の実施例の第２の具体例の構成
図

【図２１】本発明の第４の実施例の第３の具体例の構成
図

【符号の説明】

１０ 単結晶圧電基板 ２０ 単結晶圧電薄板 ３０ 櫛形電極 ３０’ 櫛形電極 １１ 単結晶圧電基板（ニオブ酸リチウム） １２ 単結晶圧電基板（タンタル酸リチウム） １３ 単結晶圧電基板（水晶） ２１ 単結晶圧電薄板（ニオブ酸リチウム） ２２ 単結晶圧電薄板（タンタル酸リチウム） ３１ 櫛形電極（埋め込み） ３１’ 櫛形電極（埋め込み） ３２ 櫛形電極（埋め込み） ３２’ 櫛形電極（埋め込み） ３３ 接地電極（表面） ３４ 接地電極（埋め込み） ４０ 無機薄膜層 ４１ 無機薄膜層（珪素） ４２ 無機薄膜層（酸化珪素または窒化珪素） ４３ 無機薄膜層（珪酸化物） ５０ 非圧電基板 ５１ 非圧電基板（ガラス；低音速） ５２ 非圧電基板（ほう素または非晶質炭素；高音速） ５３ 非圧電基板（ガラス；低熱膨張率）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 俊一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (41)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の単結晶圧電基板からなり、前記単結
   晶圧電基板同士が、それぞれの基板表面を平坦化、鏡面
   化、清浄化、親水化処理して、重ね合わせ熱処理するこ
   とにより直接接合されて積層されており、前記単結晶圧
   電基板に表面弾性波を励振するための櫛形電極を設けた
   ことを特徴とする表面弾性波素子。
2. 【請求項２】積層された単結晶圧電基板の音速が異なる
   ことを特徴とする請求項１記載の表面弾性波素子。
3. 【請求項３】単結晶圧電基板のうち、表面弾性波励振部
   分の単結晶圧電基板の音速の温度依存性が、前記他方の
   単結晶圧電基板の音速の温度依存性よりも大きいことを
   特徴とする請求項１記載の表面弾性波素子。
4. 【請求項４】単結晶圧電基板のうち、表面弾性波励振部
   分の単結晶圧電基板の電気機械結合係数が、前記他方の
   単結晶圧電基板の電気機械結合係数よりも大きいことを
   特徴とする請求項１記載の表面弾性波素子。
5. 【請求項５】単結晶圧電基板がニオブ酸リチウムまたは
   タンタル酸リチウムまたはほう酸リチウムまたは水晶の
   群より選ばれた組合せであることを特徴とする請求項１
   から４のいずれかに記載の表面弾性波素子。
6. 【請求項６】表面弾性波を励振する単結晶圧電基板がニ
   オブ酸リチウムであり、他方の単結晶圧電基板が水晶で
   あることを特徴とする請求項５記載の表面弾性波素子。
7. 【請求項７】表面弾性波を励振する単結晶圧電基板の厚
   みが使用する表面弾性波の波長の３波長以下の厚みであ
   ることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の
   表面弾性波素子。
8. 【請求項８】複数の単結晶圧電基板からなり、前記単結
   晶圧電基板同士が、すくなくとも前記一方の基板表面
   に、無機薄膜層を有し、それぞれの無機薄膜層および基
   板表面を平坦化、鏡面化、清浄化、親水化して、重ね合
   わせ熱処理することにより直接接合されて積層されてお
   り、前記単結晶圧電基板に表面弾性波を励振するための
   櫛形電極を設けたことを特徴とする表面弾性波素子。
9. 【請求項９】無機薄膜層の厚みが使用する表面弾性波の
   波長の１／２波長以下の厚みであることを特徴とする請
   求項８記載の表面弾性波素子。
10. 【請求項１０】無機薄膜層が珪素または珪素化合物であ
    ることを特徴とする請求項８記載の表面弾性波素子。
11. 【請求項１１】櫛形電極を無機薄膜層と単結晶圧電基板
    の界面に設けたことを特徴とする請求項８記載の表面弾
    性波素子。
12. 【請求項１２】接地電極を無機薄膜層と単結晶圧電基板
    の界面に設けたことを特徴とする請求項８記載の表面弾
    性波素子。
13. 【請求項１３】接地電極を単結晶圧電基板の表面に設け
    たことを特徴とする請求項１１記載の表面弾性波素子。
14. 【請求項１４】珪素化合物が酸化珪素または窒化珪素で
    あることを特徴とする請求項８記載の表面弾性波素子。
15. 【請求項１５】積層された単結晶圧電基板の音速が異な
    ることを特徴とする請求項８記載の表面弾性波素子。
16. 【請求項１６】単結晶圧電基板のうち、表面弾性波励振
    部分の単結晶圧電基板の音速の温度依存性が、前記他の
    部分の単結晶圧電基板の音速の温度依存性よりも大きい
    ことを特徴とする請求項８記載の表面弾性波素子。
17. 【請求項１７】単結晶圧電基板のうち、表面弾性波励振
    部分の単結晶圧電基板の電気機械結合係数が、前記他の
    部分の単結晶圧電基板の電気機械結合係数よりも大きい
    ことを特徴とする請求項８記載の表面弾性波素子。
18. 【請求項１８】単結晶圧電基板がニオブ酸リチウムまた
    はタンタル酸リチウムまたはほう酸リチウムまたは水晶
    であることを特徴とする請求項８記載の表面弾性波素
    子。
19. 【請求項１９】表面弾性波を励振する単結晶圧電基板が
    ニオブ酸リチウムであり、他方の単結晶圧電基板が水晶
    であることを特徴とする請求項８記載の表面弾性波素
    子。
20. 【請求項２０】表面弾性波を励振する単結晶圧電基板の
    厚みが使用する表面弾性波の波長の３波長以下の厚みで
    あることを特徴とする請求項８記載の表面弾性波素子。
21. 【請求項２１】少なくとも１つの単結晶圧電基板と非圧
    電基板からなり、前記単結晶圧電基板と前記非圧電基板
    が、それぞれの基板表面を、平坦化、鏡面化、清浄化、
    親水化処理して、重ね合わせ熱処理することにより直接
    接合されて積層されており、前記単結晶圧電基板に表面
    弾性波を励振するための櫛形電極を設けたことを特徴と
    する表面弾性波素子。
22. 【請求項２２】単結晶圧電基板の音速が、非圧電基板の
    音速よりも遅いことを特徴とする請求項２１記載の表面
    弾性波素子。
23. 【請求項２３】単結晶圧電基板の音速が、非圧電基板の
    音速よりも速いことを特徴とする請求項２１記載の表面
    弾性波素子。
24. 【請求項２４】単結晶圧電基板がニオブ酸リチウムまた
    はタンタル酸リチウムまたはほう酸リチウムまたは水晶
    であることを特徴とする請求項２１記載の表面弾性波素
    子。
25. 【請求項２５】非圧電基板が、ほう素または非晶質炭素
    またはグラファイトであることを特徴とする請求項２１
    記載の表面弾性波素子。
26. 【請求項２６】単結晶圧電基板の厚みが使用する表面弾
    性波の波長の１波長以下の厚みであることを特徴とする
    請求項２１から２６のいずれかに記載の表面弾性波素
    子。
27. 【請求項２７】単結晶圧電基板の熱膨張率が非圧電基板
    の熱膨張率よりも大きいことを特徴とする請求項２１記
    載の表面弾性波素子。
28. 【請求項２８】少なくとも１つの単結晶圧電基板と非圧
    電基板からなり、前記単結晶圧電基板と前記非圧電基板
    が、すくなくとも前記基板の一方の表面に、無機薄膜層
    を有し、前記無機薄膜層および基板表面を、平坦化、鏡
    面化、清浄化、親水化処理して、重ね合わせ熱処理する
    ことにより直接接合されて積層されており、前記単結晶
    圧電基板に表面弾性波を励振するための櫛形電極を設け
    たことを特徴とする表面弾性波素子。
29. 【請求項２９】無機薄膜層の厚みが使用する表面弾性波
    の波長の１／２波長以下の厚みであることを特徴とする
    請求項２８記載の表面弾性波素子。
30. 【請求項３０】無機薄膜層が珪素または珪素化合物であ
    ることを特徴とする請求項２８記載の表面弾性波素子。
31. 【請求項３１】櫛形電極を無機薄膜層と単結晶圧電基板
    の界面に設けたことを特徴とする請求項２８記載の表面
    弾性波素子。
32. 【請求項３２】櫛形電極を無機薄膜層と非圧電基板の界
    面に設けたことを特徴とする請求項２８記載の表面弾性
    波素子。
33. 【請求項３３】接地電極を無機薄膜層と非圧電基板の界
    面に設けたことを特徴とする請求項２８記載の表面弾性
    波素子。
34. 【請求項３４】接地電極を単結晶圧電基板の表面に設け
    たことを特徴とする請求項３１または３２記載の表面弾
    性波素子。
35. 【請求項３５】珪素化合物が酸化珪素または窒化珪素で
    あることを特徴とする請求項２８記載の表面弾性波素
    子。
36. 【請求項３６】単結晶圧電基板の音速が、非圧電基板の
    音速よりも遅いことを特徴とする請求項２８記載の表面
    弾性波素子。
37. 【請求項３７】単結晶圧電基板の音速が、非圧電基板の
    音速よりも速いことを特徴とする請求項２８記載の表面
    弾性波素子。
38. 【請求項３８】単結晶圧電基板がニオブ酸リチウムまた
    はタンタル酸リチウムまたはほう酸リチウムまたは水晶
    であることを特徴とする請求項２８記載の表面弾性波素
    子。
39. 【請求項３９】非圧電基板が、ほう素または非晶質炭素
    またはグラファイトであることを特徴とする請求項２８
    記載の表面弾性波素子。
40. 【請求項４０】単結晶圧電基板の厚みが使用する表面弾
    性波の波長の１波長以下の厚みであることを特徴とする
    請求項２８から３９のいずれかに記載の表面弾性波素
    子。
41. 【請求項４１】単結晶圧電基板の熱膨張率が非圧電基板
    の熱膨張率よりも大きいことを特徴とする請求項２８記
    載の表面弾性波素子。