KR102375693B1 - 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판 및 그 제조 방법과 이 복합 기판을 이용한 표면 탄성파 디바이스 - Google Patents
표면 탄성파 디바이스용 복합 기판 및 그 제조 방법과 이 복합 기판을 이용한 표면 탄성파 디바이스 Download PDFInfo
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Abstract
압전 결정막과 지지 기판의 접합 계면에 있어서의 파의 반사에 기인하는 스퓨리어스를 저감한, 온도 특성이 양호하고 고성능인 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판을 제공한다. 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판은, 압전 단결정 기판과 지지 기판을 포함하여 구성되는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판으로서, 압전 단결정 기판과 당해 지지 기판의 접합 계면부에 있어서, 적어도 압전 단결정 기판과 지지 기판의 어느 일방은 요철 구조를 가지고 있고, 이 요철 구조의 단면 곡선에 있어서의 요소의 평균 길이 RSm과 표면 탄성파 디바이스로서 사용할 때의 표면 탄성파의 파장 λ의 비가 0.2 이상 7.0 이하인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 압전 단결정 기판과 지지 기판을 접합한 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판 및 그 제조 방법과 이 복합 기판을 이용한 표면 탄성파 디바이스에 관한 것이다.
근년, 스마트폰으로 대표되는 이동 통신의 시장에 있어서 통신량이 급격하게 증대하고 있다. 이것에 대응하기 위해 통신 밴드수를 늘릴 필요가 있고, 표면 탄성파 디바이스를 시작으로 하는 각종 부품의 소형화, 고성능화가 필수로 되어 있다.
표면 탄성파(Surface Acoustic Wave： SAW) 디바이스의 재료로서는 압전 재료인 탄탈산리튬(Lithium Tantalate： LT)이나 니오브산리튬(Lithium Niobate： LN)이 널리 이용되고 있다. 이들 재료는 큰 전기 기계 결합 계수를 가져 디바이스의 광대역화가 가능한 한편, 온도 안정성이 낮고 온도 변화에 의해 대응할 수 있는 주파수가 쉬프트(shift)해 버린다고 하는 문제가 있다. 이것은 탄탈산리튬이나 니오브산리튬이 매우 높은 열팽창 계수를 가지는 것에 기인한다.
이 문제를 해결하기 위해, 탄탈산리튬이나 니오브산리튬에 열팽창 계수가 작은 재료를 첩합(貼合)하여, 압전 재료측을 수㎛~수십㎛로 박화한 복합 기판이 제안되어 있다. 이 복합 기판은 사파이어나 실리콘 등의 열팽창 계수가 작은 재료를 첩합함으로써 압전 재료의 열팽창을 억제하여 온도 특성을 개선한 것이다(비특허문헌 1). 도 21에는 참고로서 각종 재료의 열팽창 계수를 나타낸다.
스마트폰의 RF 프론트 엔드에 이용되는 SAWDuplexer의 온도 보상 기술, 전파신문하이테크놀로지 2012년 11월 8일
"A study on TemperatureCompensated Hybrid Substrates for Surface Acoustic Wave Filters", 2010 IEEE International Ultrasonic Symposium Proceedings, page 637640.
그렇지만, 상기의 복합 기판의 경우는 통과 대역보다 높은 주파수에 스퓨리어스(spurious) 혹은 리플(ripple)로 불리는 노이즈(noise)가 발생한다고 하는 문제가 있다. 이 노이즈는 압전 결정막과 지지 기판의 접합 계면에 있어서의 파의 반사에 기인하는 것이다.
도 22 및 도 23은 Si 기판과 두께 20㎛의 LT 기판으로 이루어지는 복합 기판을 이용하여 제작한 4단 래더 필터(ladder filter)의 S11(반사 특성)과 S12(삽입 손실)를 나타낸 그래프이다. 도 23에서는 통과 대역보다 높은 주파수에 있어서 삽입 손실의 값이 작아지고 있는 개소가 관측되어 있고, 도 22에서는 그 주파수에 있어서 S11의 스퓨리어스가 생기고 있다. 여기에서는 스퓨리어스의 산과 골의 차를 강도(amplitude)로 정의하고 있다.
이 문제를 해결하기 위해 몇 가지 방법이 제안되어 있다. 비특허문헌 2에는 1000번의 연마석을 이용하여, 산술평균거칠기 Ra로 300nm로 되도록 LT의 첩합면을 거칠게 하여, 접착제를 개재하여 지지 기판과 접합함으로써 스퓨리어스 강도가 저감되는 것이 나타나 있다.
그렇지만, 본 발명자들이 비특허문헌 2에 기재된 방법을 검토한 결과, 동일한 정도의 산술평균거칠기 Ra의 경우라도 복합 기판으로 했을 때의 스퓨리어스 강도가 다른 것을 알아냈다. 도 24는 동일한 정도의 Ra인 LT 기판을 실리콘 기판과 첩합하여 스퓨리어스를 측정한 결과를 나타내는 것이다. 이 결과에 의하면, 동일한 정도의 Ra의 경우라도 스퓨리어스 강도는 크게 다르기 때문에, Ra와는 다른 요소가 스퓨리어스 강도의 저감에 중요한 영향을 미치고 있다고 생각된다.
그 때문에 본 발명자들은 더 검토를 진행시킨 바, 압전 결정 기판과 지지 기판의 접합 계면부에 있어서의 요철 구조의 주기와 표면 탄성파의 파장의 비가 복합 기판의 스퓨리어스의 저감을 위해 중요한 요소인 것을 알아내어 본 발명에 이른 것이다.
또한, 여기에서는 요철 구조의 주기를 요철 구조의 단면 곡선에 있어서의 요소의 평균 길이 RSm으로 평가하고 있다.
그래서, 본 발명의 목적은, 압전 결정막과 지지 기판의 접합 계면에 있어서의 파의 반사에 기인하는 스퓨리어스를 저감한, 온도 특성이 양호하고 고성능인 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판 및 그 제조 방법과 이 복합 기판을 이용한 표면 탄성파 디바이스를 제공하는 것이다.
즉, 본 발명의 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판은, 압전 단결정 기판과 지지 기판을 포함하여 구성되는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판으로서, 압전 단결정 기판과 지지 기판의 접합 계면부에 있어서, 적어도 압전 단결정 기판과 지지 기판의 어느 일방은 요철 구조를 가지고 있고, 이 요철 구조의 단면 곡선에 있어서의 요소의 평균 길이 RSm과 표면 탄성파 디바이스로서 사용할 때의 표면 탄성파의 파장 λ의 비가 0.2 이상 7.0 이하인 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 요철 구조의 단면 곡선에 있어서의 산술평균거칠기 Ra는 100nm 이상인 것이 바람직하고, 압전 단결정 기판과 지지 기판의 접합 계면부에 있어서, 압전 단결정 기판과 지지 기판 사이에 개재층이 존재하고, 그 개재층으로서는 적어도 SiO2, SiO2 ±0.5, aSi, pSi, aSiC, Al2O3의 어느 것을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 복합 기판은 개재층으로서 적어도 열산화 실리카 또는 800℃ 이상의 온도에서 열처리가 된 실리카를 포함하는 것이 바람직하다.
개재층의 두께는 표면 탄성파 디바이스로서 사용할 때의 표면 탄성파의 파장 λ의 1.2배 이하인 것이 바람직하다. 또, 압전 단결정 기판의 두께는 표면 탄성파 디바이스로서 사용할 때의 표면 탄성파의 파장 λ의 1.0배 이상 3.5배 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 지지 기판은 실리콘, 유리, 석영, 알루미나, 사파이어, 탄화규소, 질화규소의 어느 것인 것이 바람직하고, 그 지지 기판이 요철 구조를 가지는 실리콘 기판인 경우, 요철 구조는 피라미드 형상인 것이 바람직하다.
본 발명의 압전 단결정 기판은 탄탈산리튬 단결정 기판 또는 니오브산리튬 단결정 기판인 것이 바람직하고, 결정 방위가 회전 36о Y~49о Y인 회전 Y컷 탄탈산리튬 단결정 기판이거나, Fe가 25ppm~150ppm의 농도로 도프(dope)되어 있는 탄탈산리튬 단결정 기판인 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 압전 단결정 기판은 그 두께 방향에 걸쳐 Li 농도가 개략 동일하고, 그 경우는 Li와 Ta 또는 Nb의 비율이 Li：Ta=50－α：50＋α 또는 Li：Nb=50－α：50＋α이고, α는 －1.0＜α＜2.5의 범위인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 압전 단결정 기판은 그 두께 방향에 걸쳐 Li 농도가 다른 범위를 가져도 좋고, 그 경우는 지지 기판의 접합 계면부측의 Li 농도가 반대측 표면의 Li 농도보다 크거나, 또는 지지 기판의 접합 계면부측의 Li와 Ta 또는 Nb의 비율이 Li：Ta=50－α：50＋α 또는 Li：Nb=50－α：50＋α이고, α는 －1.0＜α＜2.5의 범위인 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명의 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판의 제조 방법은, 적어도 압전 단결정 기판 및/또는 지지 기판의 표면에 요철 구조를 설치하는 공정과, 이 요철 구조 상에 개재층을 설치하는 공정을 포함함과 아울러, 압전 단결정 기판 상에 설치된 개재층과 지지 기판을 접합하거나, 지지 기판 상에 설치된 개재층과 압전 단결정 기판을 접합하거나, 또는 압전 단결정 기판 상에 설치된 개재층과 지지 기판 상에 설치된 개재층을 접합하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이고, 이 경우 개재층의 표면을 경면화하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판의 제조 방법은, 웨트 에칭(wet etching)에 의해 지지 기판의 표면에 요철 구조를 설치하는 공정과, 이 요철 구조를 가지는 기판 표면이 접합 계면으로 되도록 압전 단결정 기판과 접합하는 공정을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 것이고, 이 경우 요철 구조를 설치하는 공정에서는 웨트 에칭에 의해 실리콘 단결정으로 이루어지는 지지 기판의 표면에 피라미드 형상의 요철 구조를 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 제조 방법에서는, 그 압전 단결정 기판은 두께 방향에 걸쳐 Li 농도가 다른 범위를 가지고, 적어도 일방의 기판 표면으로부터 임의의 깊이까지 Li 농도가 개략 동일하고, 이 압전 단결정 기판과 지지 기판을 접합하여, Li 농도가 개략 동일하게 되어 있는 부분의 적어도 일부를 남기거나, 또는 Li 농도가 개략 동일하게 되어 있는 부분만을 남기도록, 접합면의 반대측의 압전 단결정 기판 표층을 제거하는 것이 바람직하다. 그리고, 이 경우 Li 농도가 개략 동일하게 되어 있는 부분은 의사 스토이키오메트리(stoichiometry) 조성인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 압전 결정막과 지지 기판의 접합 계면에 있어서의 파의 반사에 기인하는 스퓨리어스를 저감한, 온도 특성이 양호하고 고성능인 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판 및 그 제조 방법과 이 복합 기판을 이용한 표면 탄성파 디바이스를 제공할 수가 있다.
도 1은 실시예 1에 있어서의 스퓨리어스 강도와 RSm/λ의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 피라미드 형상의 요철 구조가 형성된 Si 기판의 AFM에 의한 단면 프로파일(profile)이다.
도 3은 피라미드 형상의 요철 구조가 형성된 Si 기판의 SEM 관찰상이다.
도 4는 실시예 2에 있어서의 스퓨리어스 강도와 RSm/λ의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시예 3에 있어서의 스퓨리어스 강도와 RSm/λ의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 실시예 5에 있어서의 LT 기판의 두께와 스퓨리어스 강도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 실시예 5에 있어서의 LT 기판의 두께와 Qmax의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예 5에 있어서의 LT 기판의 두께와 TCF의 평균치의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 실시예 5에 있어서의 LT 기판의 두께와 박리 개시 온도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 실시예 5에 있어서 사용한 LT 기판의 라만 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 11은 실시예 5의 복합 기판의 접합 계면부 부근의 단면 SEM상이다.
도 12는 실시예 5의 복합 기판을 이용하여 제작한 4단 래더 필터의 S11(반사 특성)을 나타낸 그래프이다.
도 13은 실시예 5의 복합 기판을 이용하여 제작한 4단 래더 필터의 S12(삽입 손실)를 나타낸 그래프이다.
도 14는 실시예 5에 있어서의 스퓨리어스 강도와 RSm/λ의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 15는 실시예 5의 복합 기판을 이용하여 제작한 공진자의 입력 임피던스(impedance) 파형을 나타낸 그래프이다.
도 16은 압전 단결정 기판(1) 및 지지 기판(2)의 양방의 표면을 조면화(粗面化)(요철 구조를 형성)하고, 거기에 개재층으로서 무기 재료(6)를 형성함과 아울러 경면화하여 복합 기판을 제작하는 일태양를 나타내는 도이다.
도 17은 압전 단결정 기판(1)의 표면만을 조면화(요철 구조를 형성)하고, 거기에 개재층으로서 무기 재료(6)를 형성함과 아울러 경면화하여 복합 기판을 제작하는 일태양를 나타내는 도이다.
도 18은 압전 단결정 기판(1)의 표면만을 조면화(요철 구조를 형성)하고, 거기에 개재층으로서 접착제(5)를 형성하고 복합 기판을 제작하는 일태양를 나타내는 도이다.
도 19는 지지 기판(2)의 표면만을 조면화하여, 거기에 개재층으로서 무기 재료(6)를 형성함과 아울러 경면화하여 복합 기판을 제작하는 일태양를 나타내는 도이다.
도 20은 본 발명의 복합 기판의 접합 계면부 구조의 여러 가지 태양을 나타내는 도이다.
도 21은 각 재료의 열팽창 계수를 비교한 그래프이다.
도 22는 Si 기판과 두께 20㎛의 LT 기판으로 이루어지는 복합 기판을 이용하여 제작한 4단 래더 필터의 S11(반사 특성)을 나타낸 그래프이다.
도 23은 Si 기판과 두께 20㎛의 LT 기판으로 이루어지는 복합 기판을 이용하여 제작한 4단 래더 필터의 S12(삽입 손실)를 나타낸 그래프이다.
도 24는 동일한 정도의 Ra인 LT 기판을 이용한 경우의 스퓨리어스 강도의 비교이다.
도 2는 피라미드 형상의 요철 구조가 형성된 Si 기판의 AFM에 의한 단면 프로파일(profile)이다.
도 3은 피라미드 형상의 요철 구조가 형성된 Si 기판의 SEM 관찰상이다.
도 4는 실시예 2에 있어서의 스퓨리어스 강도와 RSm/λ의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시예 3에 있어서의 스퓨리어스 강도와 RSm/λ의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 실시예 5에 있어서의 LT 기판의 두께와 스퓨리어스 강도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 실시예 5에 있어서의 LT 기판의 두께와 Qmax의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예 5에 있어서의 LT 기판의 두께와 TCF의 평균치의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 실시예 5에 있어서의 LT 기판의 두께와 박리 개시 온도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 실시예 5에 있어서 사용한 LT 기판의 라만 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 11은 실시예 5의 복합 기판의 접합 계면부 부근의 단면 SEM상이다.
도 12는 실시예 5의 복합 기판을 이용하여 제작한 4단 래더 필터의 S11(반사 특성)을 나타낸 그래프이다.
도 13은 실시예 5의 복합 기판을 이용하여 제작한 4단 래더 필터의 S12(삽입 손실)를 나타낸 그래프이다.
도 14는 실시예 5에 있어서의 스퓨리어스 강도와 RSm/λ의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 15는 실시예 5의 복합 기판을 이용하여 제작한 공진자의 입력 임피던스(impedance) 파형을 나타낸 그래프이다.
도 16은 압전 단결정 기판(1) 및 지지 기판(2)의 양방의 표면을 조면화(粗面化)(요철 구조를 형성)하고, 거기에 개재층으로서 무기 재료(6)를 형성함과 아울러 경면화하여 복합 기판을 제작하는 일태양를 나타내는 도이다.
도 17은 압전 단결정 기판(1)의 표면만을 조면화(요철 구조를 형성)하고, 거기에 개재층으로서 무기 재료(6)를 형성함과 아울러 경면화하여 복합 기판을 제작하는 일태양를 나타내는 도이다.
도 18은 압전 단결정 기판(1)의 표면만을 조면화(요철 구조를 형성)하고, 거기에 개재층으로서 접착제(5)를 형성하고 복합 기판을 제작하는 일태양를 나타내는 도이다.
도 19는 지지 기판(2)의 표면만을 조면화하여, 거기에 개재층으로서 무기 재료(6)를 형성함과 아울러 경면화하여 복합 기판을 제작하는 일태양를 나타내는 도이다.
도 20은 본 발명의 복합 기판의 접합 계면부 구조의 여러 가지 태양을 나타내는 도이다.
도 21은 각 재료의 열팽창 계수를 비교한 그래프이다.
도 22는 Si 기판과 두께 20㎛의 LT 기판으로 이루어지는 복합 기판을 이용하여 제작한 4단 래더 필터의 S11(반사 특성)을 나타낸 그래프이다.
도 23은 Si 기판과 두께 20㎛의 LT 기판으로 이루어지는 복합 기판을 이용하여 제작한 4단 래더 필터의 S12(삽입 손실)를 나타낸 그래프이다.
도 24는 동일한 정도의 Ra인 LT 기판을 이용한 경우의 스퓨리어스 강도의 비교이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 압전 단결정 기판(1)과 지지 기판(2)을 포함하여 구성되는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판 및 그 제조 방법과 이 복합 기판을 이용한 표면 탄성파 디바이스에 관한 것이다. 그리고, 본 발명의 복합 기판은 압전 단결정 기판(1)과 지지 기판(2)을 첩합한 양태가 바람직하고, 첩합 방법은 한정되지 않는다.
압전 단결정 기판(1)과 지지 기판(2)의 첩합(접합) 방법으로서는 공지의 방법을 이용할 수가 있고, 예를 들면 상온 접합법이나 접착제를 개재하여 접합할 수가 있다. 상온 접합을 행할 때의 표면 활성화 처리는 예를 들면, 오존수 처리, UV 오존 처리, 이온빔(ion beam) 처리, 또는 플라스마 처리 등에 의해 행할 수가 있다.
여기서, 압전 단결정 기판(1)과 지지 기판(2)은 직접 접합되어 있어도 좋지만, 적어도 압전 단결정 기판(1)과 지지 기판(2)의 어느 일방이 요철 구조를 가지고 있기 때문에, 현실적으로는 양자의 사이에 개재층(3)을 설치하는 것이 바람직하다.
개재층(3)으로서는 아크릴 접착제, 에폭시 접착제, 실리콘 접착제 등의 접착제(5)나 SiO2, aSi, pSi, aSiC, Al2O3 등의 무기 재료(6)를 개재층으로 할 수가 있다. 다만, 실제의 디바이스에서는 신뢰성의 관점에서 유기 성분을 포함하는 접착제를 이용하는 것은 어렵다. 또, 개재층으로 하는 무기 재료는 SiO2 ±0.5와 같이 엄밀하게 스토이키오메트릭일 필요는 없다.
압전 단결정 기판(1)과 지지 기판(2)의 접합 계면부(4)에 있어서, 압전 단결정 기판(1)과 지지 기판(2)의 어느 일방 또는 양방이 요철 구조를 가지고 있는 복합 기판은 예를 들면, 도 16 내지 도 19에 나타내는 공정을 거쳐 제작할 수가 있다. 도 16은 압전 단결정 기판(1)과 지지 기판(2)의 양방이 요철 구조를 가지고 있는 복합 기판의 제작 방법을 나타내고, 도 17 및 도 18은 압전 단결정 기판(1)이 요철 구조를 가지고 있는 복합 기판의 제작 방법을 나타내고, 도 19는 지지 기판(2)이 요철 구조를 가지고 있는 복합 기판의 제작 방법을 나타내는 것이다.
제작할 때는 도 16 내지 도 19의 어느 경우에서도, 먼저, 조면(요철 구조)을 가지는 압전 단결정 기판(1) 및/또는 지지 기판(2)을 준비한다. 이들은 접착제(5)를 개재하여 접합해도 좋지만, 바람직하게는 무기 재료(6)의 개재층을 설치하여 접합한다. 이 경우 압전 단결정 기판(1) 및/또는 지지 기판(2)의 조면(요철 구조) 상에 SiO2 등을 퇴적시킨다.
SiO2 등을 퇴적시키는 방법으로서는 예를 들면, PECVD법(Plasma enhanced chemical vapor deposition： 플라스마 강화 화학 기상 성장법)이나 스퍼터(sputter) 등으로 대표되는 PVD법(Physical vapor deposition： 물리 기상 성장법)을 이용할 수가 있다. 또, 알콕시드실란 등의 실란, 헥사메틸디실라잔 등의 실라잔, 퍼히드로폴리실라잔 등의 폴리실라잔, 실리콘 오일 등의 실리콘 올리고머나 그들의 용액을 웨이퍼 상에 도포하여 열처리에 의해 경화시켜도 좋다.
SiO2 등을 고온하에서 퇴적시킨 경우, 실온으로 되돌렸을 때의 휨이나 크랙(crack)이 문제로 되기 때문에, 실온에 가까운 온도에서 개재층(3)을 형성시키는 것이 바람직하다. 공정 온도가 70℃ 이하로 되도록 하면, 진공 척(chuck)에 흡착 가능한 정도까지 기판의 휨을 억제하는 것이 가능하다. 구체적으로는 실온 CVD법이나 마그네트론 스퍼터 등을 이용하는 것이 바람직하다.
또, 개재층(3)에 수소나 물 등의 불순물을 다량으로 포함하면 아웃가스(outgas)로 불리는 휘발 성분이 발생하여 신뢰성을 저하시키기 때문에, 가능한 한 고순도의 개재층을 형성할 필요가 있다.
이와 같이 압전 단결정 기판(1) 및/또는 지지 기판(2)의 조면(요철 구조) 상에 무기 재료(6)의 개재층을 퇴적시킨 후, 표면을 연마하고 경면화한다. 그리고, 예를 들면, 도 16에 나타내는 제작 공정을 거쳐, 압전 단결정 기판(1) 상에 설치된 무기 재료(6)의 개재층의 경면과 지지 기판(2) 상에 설치된 무기 재료(6)의 개재층의 경면을 첩합한 경우, 도 20 (A)에 나타내듯이, 압전 단결정 기판(1)과 지지 기판(2)의 쌍방이 요철 구조를 가지고 있는 복합 기판이 얻어진다.
또, 도 17에 나타내듯이, 압전 단결정 기판(1)의 표면에만 요철 구조를 형성하고, 거기에 무기 재료(6)의 개재층을 형성함과 아울러 경면화하여, 지지 기판(2)의 경면과 첩합한 경우, 도 20 (B)에 나타내듯이, 압전 단결정 기판(1)과 지지 기판(2)의 접합 계면부(4)에 있어서 압전 단결정 기판(1)이 요철 구조를 가지고 있는 복합 기판이 얻어진다.
이때, 도 18에 나타내듯이, 개재층으로서 접착제(5)를 이용하여 복합 기판을 얻을 수도 있다. 또한, 도 19에 나타내듯이, 지지 기판(2)의 표면에만 요철 구조(3)를 형성하고, 거기에 무기 재료(6)의 개재층을 형성함과 아울러 경면화하여, 압전 단결정 기판(1)의 경면과 첩합한 경우, 도 20 (C)에 나타내듯이, 접합 계면부(4)에 있어서 지지 기판(2)이 요철 구조를 가지고 있는 복합 기판이 얻어진다.
압전 단결정 기판(1)과 지지 기판(2)의 어느 일방만이 요철 구조를 가지고 있는 복합 기판으로 하는 경우는, 개재층(3)의 재료와 보다 열팽창 계수가 가까운 기판 재료에 요철 구조를 설치하면, 개재층(3)을 기판의 요철 구조 상에 퇴적시킬 때에 크랙이나 휨의 발생을 억제하기 쉬워진다.
개재층(3)은 동일 또는 이종 재료에 의한 다층 구조로 되어 있어도 좋고, 개재층(3)에는 열산화 실리카, 및/또는 800℃ 이상의 온도에서 열처리가 된 실리카가 포함되는 것이 바람직하다.
지지 기판(2)으로서 실리콘 기판을 이용하는 경우, 여러 가지 방법으로 개재층(3)으로서 이용하기에 적합한 실리카를 형성할 수가 있다. 예를 들면, 실리콘 기판을 산소 분위기 중에서 800~1100℃에서 열처리를 함으로써, 실리콘 기판 표면에 1nm~1㎛ 정도의 열산화 실리카를 형성할 수가 있다.
또, 기판 상에 CVD법이나 PVD법에 의해 실리카를 퇴적시키고, 800℃ 이상의 온도에서 열처리를 하여 이러한 실리카를 형성할 수가 있다. 또, 유기 규소 화합물을 도포하여 800℃ 이상의 온도에서 열처리를 해도 좋다.
압전 단결정 기판(1) 또는 지지 기판(2)이 요철 구조를 가지지 않는 경우에서도, 그 표면에 개재층을 설치해도 좋고, 특히 지지 기판(2)에는 요철 구조의 유무에 관계없이 열산화 실리카, 및/또는 800℃ 이상의 온도에서 열처리가 된 실리카를 개재층으로서 설치하는 것이 바람직하다.
압전 단결정 기판(1)의 표면에 설치한 개재층(3)은 압전 단결정의 퀴리 온도나, 개재층(3)과의 열팽창 계수의 차 때문에, 고온에서 열처리하는 것이 곤란하다. 그 때문에 가열 냉각 등의 조작을 포함하는 후공정에 있어서 아웃가스가 발생하여 첩합 계면에서 박리가 생길 염려가 있다.
그렇지만, 상기와 같은 실리카는 치밀하고 불순물이 적어 어느 정도 양의 가스를 흡수할 수가 있다. 따라서, 압전 단결정 기판(1)의 표면에 설치한 개재층(3)으로부터 아웃가스가 발생해도, 개재층(3) 중에 열산화 실리카 또는 800℃ 이상의 온도에서 열처리가 된 실리카가 포함되면, 이러한 가스를 흡수하기 때문에 박리의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
개재층(3)을 압전 단결정 기판(1) 및/또는 지지 기판(2)의 요철 구조 상에 퇴적시킬 때는, 요철 구조를 메우기 위해 요철 구조의 가장 낮은 위치를 기준으로 하여 최대높이거칠기 Rz보다 두껍게 퇴적시키는 것이 바람직하다.
최대높이거칠기 Rz는 기준 길이에 있어서의 윤곽(거칠기) 곡선의 산 높이 Rp의 최대치와 골 깊이 Rv의 최대치의 합이고, JIS B 0601：2001 및 ISO 4287：1997에 규정되어 있다. 원자간력 현미경(Atomic Force Microscope： AFM) 등을 이용하여 측정할 수가 있다.
또, 개재층(3)의 두께는 작은 쪽이 Q치가 크고, 온도 특성도 향상되고, 또한 내열성도 뛰어나기 때문에 바람직하다. 특히, 표면 탄성파 디바이스로서 사용할 때의 표면 탄성파의 파장 λ의 1.0배 이하의 두께인 것이 바람직하다. 또한, 여기서의 개재층의 두께는 요철 구조에 있어서 윤곽(거칠기) 곡선의 평균선을 기준으로 한다. 개재층의 두께가 크면 압전 기판과 지지 기판의 열팽창차에 의해, 특히 개재층의 외주부 부근에 있어서 큰 전단 응력이 발생하여 박리의 원인으로 될 수 있다.
압전 단결정 기판(1) 및/또는 지지 기판(2)의 적어도 어느 일방이 가지는 요철 구조는 그 윤곽(거칠기) 곡선에 있어서의 요소의 평균 길이 RSm과, 표면 탄성파 디바이스로서 사용할 때의 표면 탄성파의 파장 λ의 비가 0.2 이상 7.0 이하이다.
여기서, 요철 구조의 윤곽(거칠기) 곡선에 있어서의 요소의 평균 길이 RSm은 AFM 등을 이용하여 측정할 수가 있고, JIS B 0601：2001 및 ISO 4287：1997에 규정되어 있는 거칠기 곡선 요소의 평균 길이 RSm이다.
RSm은 하기 수식 (1)에 의해 표시되고, 기준 길이에 있어서의 거칠기 곡선 요소의 길이 Xs의 평균이다.
이때 산 및 골이라고 판단하는 최소 높이 및 최소 길이의 식별이 필요하다. 식별 가능한 최소 높이의 표준치는 최대높이거칠기 Rz의 10%로 한다. 또, 식별 가능한 최소 길이의 표준치는 기준 길이의 1%로 한다. 이 2개의 조건을 양방 만족하도록 산 및 골을 결정한 다음, 거칠기 곡선 요소의 평균 길이를 구함으로써 RSm이 얻어진다.
표면 탄성파 디바이스로서 사용할 때의 표면 탄성파의 파장 λ는 복합 기판(표면 탄성파 디바이스)에 입력되는 전기신호의 주파수와 표면파(리키파(leaky wave))의 속도에 의해 결정된다. 표면파의 속도는 재료에 따라 다르고, LiTaO3에서는 약 4000m/s이다. 따라서, LiTaO3를 압전 단결정 기판(1)으로서 이용한 복합 기판으로부터 2GHz의 표면 탄성파 디바이스를 제조하는 경우에 있어서 표면 탄성파의 파장 λ는 약 2㎛로 된다.
또, 800MHz의 표면 탄성파 디바이스를 제조하는 경우에 있어서 표면 탄성파의 파장 λ는 약 5㎛이다.
본 발명에 있어서 요철 구조의 단면 곡선에 있어서의 요소의 평균 길이 RSm과, 표면 탄성파 디바이스로서 사용할 때의 표면 탄성파의 파장 λ의 비는 RSm/λ로 표시되고, 이 값이 0.2 이상 7.0 이하이면 스퓨리어스를 효과적으로 저감하는 것이 가능하다.
요철 구조의 단면 곡선에 있어서의 산술평균거칠기 Ra는 특히 한정되지 않지만, Ra가 너무 작으면 스퓨리어스를 저감하는 효과를 충분히 얻을 수 없다고 생각되기 때문에, Ra는 100nm 이상인 것이 바람직하다.
또, Ra가 너무 크면 개재층(3)을 설치할 때에 시간이나 비용이 드는 외에, 표면을 균일하게 연마하는 것도 어렵고, 제조상 바람직하지 않기 때문에, Ra는 1000nm 이하인 것이 바람직하다.
압전 단결정 기판(1) 및/또는 지지 기판(2)의 표면에 요철 구조를 형성하는 방법은 특히 한정되지 않는다. 목적의 표면 거칠기로 되도록 연마 입자나 연마석을 선택하여 연마를 해도 좋고, 건식/습식 에칭을 이용해도 좋다.
특히, 지지 기판(2)을 실리콘 단결정 기판으로 하고, 이 기판 상에 요철 구조를 형성하는 경우는 알칼리액을 이용한 웨트 에칭을 행하는 것이 바람직하다. (100) 방위의 실리콘 기판을 NaOH나 KOH 등의 강알칼리액 중에 침지하여 초음파 등으로 처리함으로써 이방성 에칭이 진행되어 피라미드 형상의 요철 구조가 얻어진다. 온도나 침지 시간을 변화시킴으로써 용이하게 피라미드 형상의 크기를 제어할 수가 있다.
본 발명은 스퓨리어스가 문제로 되는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판이면, 압전 재료의 종류에 따르지 않고 적용 가능하다고 생각되지만, 압전 단결정 기판(1)으로서는 큰 전기 기계 결합 계수를 가지는 탄탈산리튬 단결정 기판 또는 니오브산리튬 단결정 기판인 것이 바람직하다.
특히, 압전 단결정 기판(1)으로서 탄탈산리튬 단결정 기판을 이용하는 경우는, 결정 방위가 회전 36о Y~49о Y인 회전 Y컷 탄탈산리튬 단결정 기판을 이용하는 것이 바람직하다.
탄탈산리튬 단결정 기판 또는 니오브산리튬 단결정 기판은 그 두께 방향에 걸쳐 Li 농도가 개략 동일한 것을 이용할 수가 있고, 그 Li 농도는 개략 콩그루언트(congruent) 조성이나 의사 스토이키오메트리 조성으로 할 수가 있다. 개략 콩그루언트 조성의 압전 단결정 기판은 초크랄스키법 등의 공지의 방법으로 비교적 용이하게 제작할 수 있다는 점에서 바람직하지만, Li와 Ta 또는 Nb의 비율이 Li：Ta=50－α：50＋α 또는 Li：Nb=50－α：50＋α이고, α는 －1.0＜α＜2.5의 범위인 것 같은 의사 스토이키오메트리 조성의 압전 단결정 기판은 높은 기계 결합 계수와 뛰어난 온도 특성을 나타내기 때문에 바람직하다.
압전 단결정 기판의 Li 농도를 의사 스토이키오메트리 조성으로 하는 경우는 공지의 이중 도가니법에 의해 제작된 의사 스토이키오메트리 조성의 압전 단결정 기판을 이용해도 좋지만, 이하의 방법에 의해서도 얻어진다.
즉, 초크랄스키법 등의 공지의 방법으로 얻어진 개략 콩그루언트 조성의 압전 단결정 기판에, 기판 표면으로부터 내부로 Li를 확산시키는 기상 처리를 하는 방법이다. 구체적으로는 예를 들면, 탄탈산리튬 단결정 기판을 Li3TaO4를 주성분으로 하는 분체에 매립하고 열처리를 함으로써 행할 수가 있다.
이러한 처리에 의해 의사 스토이키오메트리 조성의 압전 단결정 기판이 얻어지지만, 기판 전체를 의사 스토이키오메트리 조성으로 하는데는 비교적 장시간의 기상 처리를 할 필요가 있기 때문에, 기판의 휨이나 깨짐이 문제로 되는 경우도 있다.
그 경우 비교적 단시간의 기상 처리에 의해 그 두께 방향에 걸쳐 Li 농도가 다른 범위를 가지는 압전 단결정 기판이 얻어진다. 그리고, 이러한 압전 단결정 기판에 있어서 기판 표면으로부터 임의의 깊이까지의 Li 농도가 의사 스토이키오메트리 조성이면, 이 압전 단결정 기판을 지지 기판에 첩합하고, 의사 스토이키오메트리 조성인 부분을 남기도록 나머지 압전 단결정 기판을 제거하면, 압전 단결정 기판의 Li 농도가 두께 방향에 걸쳐 개략 동일하고 의사 스토이키오메트리 조성인 복합 기판이 얻어진다.
또한, 탄탈산리튬 단결정 기판 또는 니오브산리튬 단결정 기판은 그 두께 방향에 걸쳐 Li 농도가 다른 범위를 가지는 것을 이용할 수가 있다.
이때 압전 단결정 기판의 지지 기판의 접합 계면부측의 Li 농도가 반대측 표면의 Li 농도보다 커지도록 하면, 탄성 파동 에너지가 Li 농도가 작은 영역에 집중되어, 복합 기판으로 이루어지는 공진자의 Q치를 크게 할 수가 있기 때문에 바람직하다.
또, 압전 단결정 기판의 지지 기판과의 접합 계면부측에 있어서의 Li와 Ta 또는 Nb의 비율은 Li：Ta=50－α：50＋α 또는 Li：Nb=50－α：50＋α이고, α는 －1.0＜α＜2.5의 범위인 것 같은 의사 스토이키오메트리 조성으로 할 수가 있다.
두께 방향에 걸쳐 Li 농도가 다른 범위를 가지는 압전 단결정 기판은 상기와 마찬가지로, 개략 콩그루언트 조성의 압전 단결정 기판에 기판 표면으로부터 내부로 Li를 확산시키는 기상 처리를 함으로써 얻어진다. 그리고, 이러한 압전 단결정 기판을 지지 기판에 첩합하고, 압전 단결정 기판의 지지 기판과의 접합 계면부측의 Li 농도보다 Li 농도가 작은 면이 노출되도록 나머지 압전 단결정 기판을 제거하면, 압전 단결정 기판의 Li 농도가 두께 방향에 걸쳐 다른 범위를 가지는 복합 기판이 얻어진다.
또, 압전 단결정 기판으로서 이용하는 탄탈산리튬 단결정 기판은 Fe가 25ppm~150ppm의 농도로 도프되어 있어도 좋다. Fe가 도프된 탄탈산리튬 단결정 기판은 Li 확산 속도가 2할 정도 향상되기 때문에, Li 확산 처리를 수반하는 것 같은, 예를 들면, 상기 수법에 따라 복합 기판을 제작하는 경우는 생산성이 향상되기 때문에 바람직하다. 또, Li 확산 처리 시간을 짧게 할 수가 있기 때문에 기판의 휨이나 깨짐의 발생도 억제할 수가 있다.
또한, 탄탈산리튬 단결정 기판 및 니오브산리튬 단결정 기판의 Li 농도에 있어서는 공지의 방법에 의해 측정하면 좋지만, 예를 들면, 라만 분광법에 의해 평가할 수 있다. 탄탈산리튬 단결정 기판에 있어서는 라만 쉬프트 피크의 반값폭과 Li 농도(Li/(Li＋Ta)의 값) 사이에 대강 선형인 관계가 있는 것이 알려져 있다. 따라서, 이러한 관계를 나타내는 식을 이용하면, 산화물 단결정 기판의 임의의 위치에 있어서의 조성을 평가하는 것이 가능하다.
라만 쉬프트 피크의 반값폭과 Li 농도의 관계식은, 그 조성이 기지이고 Li 농도가 다른 몇 개 시료의 라만 반값폭을 측정함으로써 얻어지지만, 라만 측정의 조건이 같으면, 문헌 등에서 이미 분명하게 되어 있는 관계식을 이용해도 좋다.
예를 들면, 탄탈산리튬 단결정에 있어서는 하기 수식 (2)를 이용해도 좋다(2012 IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings, Page(s): 1252－1255 참조).
Li/(Li＋Ta)=(53.15－0.5FWHM1)/100 (2)
여기서, 「FWHM1」은 600cm－1 부근의 라만 쉬프트 피크의 반값폭이다. 측정 조건의 상세한 것에 대해서는 문헌을 참조 바람.
또, 지지 기판(2)은 특히 한정되지 않지만, 접합하는 압전 재료에 대해 열팽창 계수가 작은 재료가 바람직하고, 실리콘, 유리, 석영, 알루미나, 사파이어, 탄화규소, 질화규소의 어느 것인 것이 바람직하다.
압전 단결정 기판(1)과 지지 기판(2)을 첩합한 복합 기판은 또한, 연삭, 연마 등의 임의의 방법에 따라 압전 단결정을 박화해도 좋다. 이때 압전 단결정 기판(1)의 두께가 너무 크면, 지지 기판(2)의 첩합에 의한 열팽창의 억제 효과가 작아지기 때문에 온도 특성의 열화나 휨의 증대가 염려된다. 따라서, 복합 기판에 있어서의 압전 단결정 기판(1)의 두께는 100㎛ 이하인 것이 바람직하고, 80㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.
또, 압전 단결정 기판(1)의 두께는 작은 쪽이 스퓨리어스 강도가 작고, 온도 특성이 향상되고, 내열성도 뛰어난 경향이 있기 때문에 바람직하다.
또한, 압전 단결정 기판(1)의 두께를, 표면 탄성파 디바이스로서 사용할 때의 표면 탄성파의 파장 λ의 1.0배 이상 3.5배 이하로 하면, 개재층의 두께에도 따르지만, Q치를 크게 할 수가 있기 때문에 바람직하고, 1.5배 이상 3.0배 이하로 하는 것이 더 바람직하다.
상기와 같이 압전 단결정 기판(1)의 두께가 표면 탄성파 디바이스로서 사용할 때의 표면 탄성파의 파장 λ의 1.0배 이상 3.5배 이하인 경우에는, 개재층의 두께가 표면 탄성파의 파장 λ의 1.2배 이하이면, 약 250℃까지 열내성을 가지기 때문에 바람직하고, 1.0배 이하인 것이 더 바람직하다.
이러한 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판을 이용하여 표면 탄성파 디바이스를 제작하면, 스퓨리어스가 적고 온도 특성이 양호한 표면 탄성파 디바이스를 구성하는 것이 가능하게 된다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
〈실시예 1〉
실시예 1에서는 먼저, 산술평균거칠기 Ra가 동일한 정도이고(Ra=300nm±10%), RSm이 다른 요철 구조를 가지는 복수의 LT 기판을 준비하였다. 각 LT 기판의 요철 구조는 다른 유리 연마 입자를 이용하여 연마함으로써 형성하였다.
다음에, LT 기판의 요철 구조를 가지는 면에, 플라스마 CVD법을 이용하여 35℃에서 SiO2를 10㎛ 정도 퇴적시킨 후에, SiO2를 퇴적시킨 면을 연마하여 경면화를 행하였다.
그리고, SiO2 경면 및 지지 기판으로 되는 Si 기판 경면의 쌍방에 플라스마 표면 활성화를 하여 첩합하고, 또한 LT 기판을 연마하고 20㎛까지 박화함으로써 복합 기판을 제작하였다.
또, 제작한 복합 기판의 LT 기판측 표면에 스퍼터로 두께 0.4㎛의 Al을 성막하고, 또한 포토리소그래피(photolithography)로 전극을 형성함으로써, 파장 약 5㎛의 병렬 공진자 2단과 직렬 공진자 4단으로 이루어지는 4단 래더 필터를 제작하였다. 이때 포토리소그래피의 노광에 g선의 스테퍼(stepper)를 사용하고, Al의 에칭에는 Cl2, BCl3, N2, CF4의 혼합 가스를 이용하였다.
마지막으로, 네트워크 애널라이저(network analyzer)를 이용하여, 제작한 4단 래더 필터의 S11(반사 특성) 및 S12(삽입 손실)를 측정하였다. 그리고, 관측된 스퓨리어스의 산과 골의 차를 스퓨리어스 강도로서 평가하였다.
도 1은 각 복합 기판으로 제작한 4단 래더 필터의 평가 결과를 나타내는 것이다. 횡축은 RSm/λ이고 λ=5㎛이다. 또, 종축은 스퓨리어스 강도이다.
이 결과에 의하면, RSm/λ의 값이 0.2 이상 7.0 이하일 때에 스퓨리어스를 유효하게 저감할 수 있는 것을 알 수 있다. 이것은 요철 구조의 주기를 나타내는 RSm이 너무 크면, 접합 계면의 요철에 의한 파의 산란이 일어나기 어렵고, 또한 RSm이 너무 작으면, 당해 파장을 가지는 파는 요철의 영향을 받기 어렵기 때문이라고 생각된다.
또, 동일한 복합 기판을 이용하여, 파장 약 2㎛의 4단 래더 필터를 제작하여 평가를 행한 바, 파장 약 5㎛의 경우와 마찬가지의 경향을 나타냈다.
또, 복합 기판 중 RSm/λ의 값이 0.2인 웨이퍼를 2mm×2mm로 다이싱(dicing)하고, 200℃의 핫플레이트(hot plate)와 금속제의 냉각 스테이지대를 왕복시킴으로써(핫플레이트와 냉각 스테이지대 각각에 있어서 30초 유지) 열내성 시험을 조사하였다. 5회 왕복째에서 주위에 박리가 관찰되었다. 이 결과에 의하면, 실시예 1의 복합 기판은 어느 정도의 내열성을 가지는 것을 알 수 있다.
〈실시예 1＇〉
실시예 1＇에서는 먼저, 산술평균거칠기 Ra가 동일한 정도이고(Ra=300nm±10%), RSm이 다른 요철 구조를 가지는 복수의 LT 기판을 준비하였다. 각 LT 기판의 요철 구조는 다른 유리 연마 입자를 이용하여 연마함으로써 형성하였다.
다음에, LT 기판의 요철 구조를 가지는 면에, 플라스마 CVD법을 이용하여 35℃에서 SiO2를 10㎛ 정도 퇴적시킨 후에, SiO2를 퇴적시킨 면을 연마하여 경면화를 행하였다.
지지 기판으로 되는 Si 기판을 산소 분위기 중 850℃에서 열처리를 함으로써, Si 기판 표면에 열산화 실리카를 형성하였다. 이때 열산화 실리카의 두께가 100nm, 250nm, 500nm인 것을 준비하였다.
그리고, SiO2 경면 및 Si 기판 표면에 형성한 열산화 실리카의 쌍방에 플라스마 표면 활성화를 하여 첩합하고, 또한 LT 기판을 연마하여 20㎛까지 박화함으로써 복합 기판을 제작하였다.
제작한 복합 기판을 이용하여, 4단 래더 필터를 제작하여 평가를 행한 바, 실시예 1의 경우와 마찬가지의 경향을 나타냈다.
또, 복합 기판 중 RSm/λ의 값이 0.2인 웨이퍼를 2mm×2mm로 다이싱하고, 200℃의 핫플레이트와 금속제의 냉각 스테이지대를 왕복시킴으로써(핫플레이트와 냉각 스테이지대 각각에 있어서 30초 유지) 열내성 시험을 조사하였다. 100회 왕복까지 시도했지만, 열산화 실리카의 두께에도 따르지 않고 박리 등은 관찰되지 않았다. 이 결과와 실시예 1에서의 내열성 시험의 결과를 대비하면, 지지 기판으로 되는 Si 기판의 표면에 열산화 실리카를 설치함으로써, 복합 기판의 내열성이 극적으로 향상되는 것을 알 수 있다.
〈실시예 2〉
실시예 2에서는 먼저, 산술평균거칠기 Ra가 동일한 정도이고(Ra=300nm±10%), RSm이 다른 요철 구조를 가지는 복수의 Si 기판을 준비하였다. 각 Si 기판의 요철 구조는 알칼리액을 이용한 웨트 에칭에 의해 형성하고, 온도와 침지 시간을 변화시켜 요철 구조를 제어하였다. 이에 의해 피라미드 형상의 요철 구조가 형성된 Si 기판을 얻었다. 피라미드 형상의 요철 구조가 형성된 Si 기판의 AFM에 의한 단면 프로파일과 SEM 관찰상을 도 2 및 도 3에 각각 나타낸다.
다음에, Si 기판의 요철 구조를 가지는 면에 플라스마 CVD법을 이용하여 35℃에서 SiO2를 10㎛ 정도 퇴적시킨 후에, SiO2를 퇴적시킨 면을 연마하여 경면화를 행하였다.
그리고, SiO2 경면과 압전 단결정 기판으로 되는 LT 기판 경면의 쌍방에 플라스마 표면 활성화를 하여 첩합하고, 또한 LT 기판을 연마하여 20㎛까지 박화하여 복합 기판을 제작하였다.
또, 제작한 복합 기판의 LT 기판측 표면에 스퍼터로 두께 0.4㎛의 Al을 성막하고, 또한 포토리소그래피로 전극을 형성함으로써, 파장 약 5㎛의 병렬 공진자 2단과 직렬 공진자 4단으로 이루어지는 4단 래더 필터를 제작하였다. 이때 포토리소그래피의 노광에 g선의 스테퍼를 사용하고, Al의 에칭에는 Cl2, BCl3, N2, CF4의 혼합 가스를 이용하였다.
마지막으로, 네트워크 애널라이저를 이용하여, 제작한 4단 래더 필터의 S11(반사 특성) 및 S12(삽입 손실)를 측정하였다. 그리고, 관측된 스퓨리어스의 산과 골의 차를 스퓨리어스 강도로서 평가하였다.
도 4는 각 복합 기판으로 제작한 4단 래더 필터의 평가 결과를 나타내는 것이다. 횡축은 RSm/λ이고 λ=5㎛이다. 또, 종축은 스퓨리어스 강도이다.
이 결과에 의하면, RSm/λ의 값이 0.2 이상 7.0 이하일 때에 스퓨리어스를 유효하게 저감할 수 있는 것을 알 수 있다.
또, 동일한 복합 기판을 이용하여, 파장 약 2㎛의 4단 래더 필터를 제작하여 평가를 행한 바, 파장 약 5㎛의 경우와 마찬가지의 경향을 나타냈다.
〈실시예 3〉
실시예 3에서는 먼저, 산술평균거칠기 Ra가 동일한 정도이고(Ra=300nm±10%), RSm이 다른 요철 구조를 가지는 복수의 LT 기판과 Si 기판을 준비하였다. 각 LT 기판과의 요철 구조는 다른 유리 연마 입자를 이용하여 연마함으로써 형성하였다. 또, 각 Si 기판의 요철 구조는 알칼리액을 이용한 웨트 에칭에 의해 형성하고, 온도와 침지 시간을 변화시켜 요철 구조를 제어하였다. 이에 의해 피라미드 형상의 요철 구조가 형성된 Si 기판을 얻었다.
다음에, LT 기판 및 Si 기판의 요철 구조를 가지는 면에 플라스마 CVD법을 이용하여 35℃에서 SiO2를 10㎛ 정도 퇴적시킨 후에, SiO2를 퇴적시킨 면을 연마하여 경면화를 행하였다.
그리고, LT 기판 및 Si 기판 상에 형성된 SiO2 경면에 플라스마 표면 활성화를 하여 첩합하고, 또한 LT 기판을 연마하여 20㎛까지 박화함으로써 복합 기판을 제작하였다. 또한, 여기에서는 거의 동일한 정도의 RSm인 LT 기판과 Si 기판을 첩합하고 있다.
또, 제작한 복합 기판의 LT 기판측 표면에 스퍼터로 두께 0.4㎛의 Al을 성막하고, 또한 포토리소그래피로 전극을 형성함으로써, 파장 약 5㎛의 병렬 공진자 2단과 직렬 공진자 4단으로 이루어지는 4단 래더 필터를 제작하였다. 이때 포토리소그래피의 노광에 g선의 스테퍼를 사용하고, Al의 에칭에는 Cl2, BCl3, N2, CF4의 혼합 가스를 이용하였다.
마지막으로, 네트워크 애널라이저를 이용하여, 제작한 4단 래더 필터의 S11(반사 특성) 및 S12(삽입 손실)를 측정하였다. 그리고, 관측된 스퓨리어스의 산과 골의 차를 스퓨리어스 강도로서 평가하였다.
도 5는 각 복합 기판으로 제작한 4단 래더 필터의 평가 결과를 나타내는 것이다. 횡축은 RSm/λ이고 λ=5㎛이다. 또, 종축은 스퓨리어스 강도이다.
이 결과에 의하면, RSm/λ의 값이 0.2 이상 7.0 이하일 때에, 스퓨리어스를 유효하게 저감할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 이 평가에 이용한 RSm은 양 기판의 RSm의 평균치이다.
또, 동일한 복합 기판을 이용하여, 파장 약 2㎛의 4단 래더 필터를 제작하여 평가를 행한 바, 파장 약 5㎛의 경우와 마찬가지의 경향을 나타냈다.
〈실시예 4〉
실시예 4에서는 실시예 1 내지 3에 대해 LT 기판을 LN 기판으로 바꾸어 복합 기판을 제작하였다. 이러한 복합 기판을 이용하여, 4단 래더 필터를 제작하여 평가를 행한 바, 실시예 1 내지 3의 경우와 마찬가지의 경향을 나타냈다.
〈실시예 5〉
실시예 5에서는 먼저, 산술평균거칠기 Ra와 RSm이 동일한 정도의 요철 구조를 가지는 복수의 LT 기판을 준비하였다(Ra=300nm±10%, RSm=3㎛±10%, Rz=2.0㎛±10%). 여기서, LT 기판의 요철 구조는 유리 연마 입자를 이용하여 연마함으로써 형성하였다.
다음에, LT 기판의 요철 구조를 가지는 면에 플라스마 CVD법을 이용하여 35℃에서 SiO2를 10㎛ 정도 퇴적시킨 후에, SiO2를 퇴적시킨 면을 연마하여 경면화를 행하였다.
이때 LT 기판에 의해 연마량을 바꾸어 SiO2의 두께가 1.5㎛~9.5㎛로 되도록 하였다.
지지 기판으로 되는 Si 기판을 산소 분위기 중 850℃에서 열처리를 함으로써, Si 기판 표면에 500nm의 열산화 실리카를 형성하였다.
그리고, SiO2 경면 및 Si 기판 표면에 형성한 열산화 실리카의 쌍방에 플라스마 표면 활성화를 하여 첩합하고, 또한 LT 기판을 연마하여 복합 기판을 제작하였다. 이때 기판에 의해 연마량을 바꾸어 LT 기판의 두께가 5㎛~25㎛로 되도록 하였다.
제작한 복합 기판을 이용하여, 탄성 표면파의 파장을 5㎛로 한 4단 래더 필터 및 공진자를 제작하여 평가를 행하였다.
제작한 4단 래더 필터의 S11(반사 특성) 및 S12(삽입 손실)를 측정하였다. 그리고, 관측된 스퓨리어스의 산과 골의 차를 스퓨리어스 강도로서 평가하였다.
도 6은 LT 기판의 두께가 5㎛(1.0파장)~25㎛(5.0파장), 개재층(SiO2와 열산화 실리카)의 두께가 2㎛(0.4파장)~10㎛(2.0파장)인 각 복합 기판으로 제작한 4단 래더 필터의 평가 결과를 나타내는 것이다. 횡축은 LT 기판의 두께이고, 종축은 스퓨리어스 강도이다.
이 결과에 의하면, LT 기판의 두께나 개재층의 두께에 따르지 않고, 스퓨리어스 강도는 1.0dB 이하로 낮게 억제되어 있다.
다음에, 제작한 공진자의 Q치를 하기 수식 (3)에 의해 구하였다(2010 IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings, Page(s): 861-863 참조). 여기서, ω는 각주파수, τ(f)는 군 지연 시간, Γ는 네트워크 애널라이저로 측정되는 반사 계수이다.
Q(f)=ω*τ(f)*｜Γ｜／(1－｜Γ｜2) (3)
도 7은 LT 기판의 두께가 5㎛(1.0파장)~25㎛(5.0파장), 개재층(SiO2와 열산화 실리카)의 두께가 2㎛(0.4파장)~10㎛(2.0파장)인 각 복합 기판으로 제작한 공진자에 대해 Q치를 평가한 결과를 나타내는 것이다. 횡축은 LT 기판의 두께이고, 종축은 Q치의 최대치(Qmax)이다.
이 결과에 의하면, 개재층의 두께가 작을수록 Q치가 커지는 것을 알 수 있다. 또, LT 기판의 두께를 1.5파장 미만으로 하거나 3.0파장을 초과하거나 하면 Q치가 저하하는 경향이 있다.
도 8은 제작한 각 공진자에 대해 20℃~85℃의 온도 범위에 있어서의 공진 주파수와 반공진 주파수의 주파수 온도 계수(TCF)를 평가한 결과를 나타내는 것이다. 횡축은 LT 기판의 두께이고, 종축은 TCF의 평균치이다.
이 결과에 의하면, LT 기판의 두께나 개재층의 두께에 따르지 않고, TCF의 평균치는 15.0ppm/℃ 이하로 낮게 억제되어 있다. 또, LT 기판의 두께가 3.0파장 이하인 경우는 개재층의 두께가 작을수록 TCF의 평균치가 작아지는 경향이 있다.
도 9는 LT 기판의 두께가 5㎛(1.0파장)~25㎛(5.0파장), 개재층(SiO2와 열산화 실리카)의 두께가 2㎛(0.4파장)~10㎛(2.0파장)인 각 복합 기판에 대해 오븐으로 가열하여, LT 기판이 박리하기 시작하는 온도를 조사한 결과이다. 횡축은 LT 기판의 두께이고, 종축은 LT 기판의 박리 개시 온도이다.
이 결과에 의하면, LT 기판의 두께가 작고 개재층의 두께가 작을수록, 박리 개시 온도가 높아져 내열성이 뛰어난 것을 알 수 있다.
〈실시예 6〉
실시예 6에서는 먼저, 단일 분극 처리를 한 개략 콩그루언트 조성(Li：Ta=48.5：51.5)의 4인치 직경 LT 단결정 잉곳(ingot)을 슬라이스(slice)하여, 회전 42о Y컷의 LT 기판을 두께 370㎛로 되도록 잘라냈다. 그 후 필요에 따라 랩 공정을 거쳐, 슬라이스 웨이퍼의 면 거칠기가 산술평균거칠기 Ra치로 0.15㎛로 되도록 조정하였다. 또, 슬라이스 웨이퍼의 마무리 두께는 350㎛로 하였다.
다음에, 슬라이스 웨이퍼의 표면을 연마하여, Ra치로 0.01㎛의 준경면으로 마무리하였다. 이어서, 이들 기판을, 소용기에 깐 Li3TaO4를 주성분으로 하는 분체 중에 매립하였다. 이때 Li3TaO4를 주성분으로 하는 분체는, 몰비로 Li2CO3：Ta2O5=7：3의 비율로 혼합한 분말을 1300℃에서 12시간 소성한 것을 이용하였다.
이 소용기를 전기로에 세트하고, 노 내를 N2 분위기로 하여 975℃에서 100시간 가열하였다. 그 후 강온 과정에 있어서 800℃에서 12시간 어닐(anneal) 처리를 하고, 또한 강온 과정의 770℃~500℃ 사이에 있어서 LT 기판의 개략 ＋Z축 방향으로 4000V/m의 전계를 인가하였다.
이 처리 후 LT 기판의 -Z축 방향측의 표면을 샌드블래스트(sand blast)하여, 최산술평균거칠기 Ra가 동일한 정도이고(Ra=300nm±10%), RSm이 다른 요철 구조를 가지는 복수의 LT 기판을 제작하였다.
이와 같이 제작한 LT 기판 1매에 대해 레이저 라만 분광 측정 장치(HORIBA Scientific사제 LabRam HR 시리즈, Ar 이온 레이저, 스폿사이즈(spot size) 1㎛, 실온)를 이용하여, 표면으로부터 깊이 방향에 걸쳐 600cm－1 부근의 라만 쉬프트 피크(Raman shift peak)의 반값폭을 측정한 바, 도 10에 나타내는 라만 프로파일이 얻어졌다.
도 10의 결과로부터, 이 LT 기판은 그 기판 표면과 기판 내부의 라만 반값폭이 다르고, 기판의 깊이 방향으로 0㎛~약 20㎛의 위치에 걸쳐서는 라만 반값폭이 5.9~6.0cm－1로 대략 일정하게 되어 있었다. 이것으로부터, LT 기판 표면으로부터 20㎛의 깊이까지는 대강 동일한 Li 농도를 가지고 있는 것을 알 수 있다.
또, LT 기판의 표면으로부터 20㎛의 깊이까지의 라만 반값폭은 약 5.9~6.0cm－1이기 때문에, 상기 수식 (2)를 이용하면, 그 범위에 있어서의 조성은 대략 Li/(Li＋Ta)=0.5015~0.502로 된다. 이것은 Li：Ta=50－α：50＋α로 나타내면, α=－0.20~－0.15이고, 의사 스토이키오메트리 조성으로 되어 있는 것이 확인되었다.
다음에, 이 LT 기판의 요철 구조를 가지는 면에 플라스마 CVD법을 이용하여 35℃에서 SiO2를 10㎛ 정도 퇴적시킨 후에, SiO2를 퇴적시킨 면을 연마하여 경면화를 행하였다.
그리고, SiO2 경면과 지지 기판으로 되는 550㎛ 두께의 Si 기판 경면의 쌍방에 플라스마 표면 활성화를 하여 첩합하고, 또한 LT 기판을 연마하여 20㎛까지 박화함으로써 복합 기판을 제작하였다. 따라서, 이 LT 기판의 Li 농도는 두께 방향에 걸쳐 개략 동일하고, 의사 스토이키오메트리 조성이다. 도 11에는 제작한 복합 기판의 단면 SEM상을 나타낸다.
또, 제작한 복합 기판의 LT 기판측 표면에 스퍼터로 두께 0.4㎛의 Al을 성막하고, 또한 포토리소그래피로 전극을 형성함으로써, 파장 약 5㎛의 병렬 공진자 2단과 직렬 공진자 4단으로 이루어지는 4단 래더 필터를 제작하였다. 이때 포토리소그래피의 노광에 g선의 스테퍼를 사용하고, Al의 에칭에는 Cl2, BCl3, N2, CF4의 혼합 가스를 이용하였다.
마지막으로, 네트워크 애널라이저를 이용하여, 제작한 4단 래더 필터의 S11(반사 특성) 및 S12(삽입 손실)를 측정하였다. 그리고, 관측된 스퓨리어스의 산과 골의 차를 스퓨리어스 강도로서 평가하였다. 도 12 및 도 13에 λ=5㎛이고 RSm/λ의 값이 0.2인 복합 기판의 S11 및 S12의 파형을 나타낸다.
도 14는 각 복합 기판으로 제작한 4단 래더 필터의 평가 결과를 나타내는 것이고, 그 횡축은 RSm/λ이고 λ=5㎛이다. 또, 그 종축은 스퓨리어스 강도이다.
이 결과에 의하면, RSm/λ의 값이 0.2 이상 7.0 이하일 때에 스퓨리어스 강도를 유효하게 저감할 수 있는 것을 알 수 있다.
또, 동일한 복합 기판을 이용하여, 파장 약 2㎛의 4단 래더 필터를 제작하여 평가를 행한 바, 파장 약 5㎛의 경우와 마찬가지의 경향을 나타냈다.
또한, RSm/λ의 값이 1.25인 복합 기판을 이용하여, 파장 약 2.4㎛의 공진자를 제작하여 평가를 행하였다. 도 15는 제작한 공진자의 입력 임피던스 파형을 나타내는 것이다. 여기에서는 비교를 위해, 개략 콩그루언트 조성의 LT 기판(refLT)과 개략 콩그루언트 조성의 LT 기판 및 Si 기판을 직접 첩합한 복합 기판(LT/Si)을 이용하여 제작한 공진자의 입력 임피던스 파형도 나타낸다. LT 기판의 결정 방위는 모두 동일하다.
이 입력 임피던스 파형의 공진 주파수 및 반공진 주파수로부터, 하기 수식 (4) 및 (5)를 이용하여, 공진 부하 Qso, 반공진 부하 Qpo, 전기 기계 결합 계수 K2을 산출하여, 그 산출한 값을 표 1에 나타낸다.
K2=(πfr/2fa)/tan(πfr/2fa) (5)
fr： 공진 주파수
fa： 반공진 주파수
또, 제작한 공진자에 대해 15℃~85℃의 온도 범위에 있어서의 주파수 온도 계수(TCF)를 측정한 바, 그 결과는 표 2에 나타내는 바와 같다.
이 결과로부터, 복합 기판을 구성하는 LT 기판의 Li 농도를 개략 동일하게 하고, 그 Li 농도를 의사 스토이키오메트리 조성으로 하면, 높은 기계 결합 계수와 뛰어난 온도 특성을 나타내는 복합 기판을 얻을 수가 있다.
〈실시예 7〉
실시예 7에서는 실시예 6에서 이용한 Li를 확산시키는 기상 처리를 한 LT 기판 중, Ra=300nm±10%, RSm=3㎛±10%의 요철 구조를 가지는 복수의 LT 기판을 준비하였다.
다음에, LT 기판의 요철 구조를 가지는 면에 플라스마 CVD법을 이용하여 35℃에서 SiO2를 10㎛ 정도 퇴적시킨 후에, SiO2를 퇴적시킨 면을 연마하여 경면화를 행하였다.
이때 LT 기판에 의해 연마량을 바꾸어 SiO2의 두께가 1.5㎛~9.5㎛로 되도록 하였다.
지지 기판으로 되는 Si 기판을 산소 분위기 중 850℃에서 열처리를 함으로써, Si 기판 표면에 500nm의 열산화 실리카를 형성하였다.
그리고, SiO2 경면 및 Si 기판 표면에 형성한 열산화 실리카의 쌍방에 플라스마 표면 활성화를 하여 첩합하고, 또한 LT 기판을 연마하여 복합 기판을 제작하였다.
이때 기판에 의해 연마량을 바꾸어 LT 기판의 두께가 5㎛~25㎛로 되도록 하였다.
제작한 복합 기판을 이용하여, 탄성 표면파의 파장을 5㎛로 한 4단 래더 필터 및 공진자를 제작하여 실시예 5와 마찬가지로 평가를 행한 바, 실시예 5의 경우와 마찬가지의 경향을 나타냈다.
1 압전 단결정 기판
2 지지 기판
3 개재층
4 압전 단결정 기판과 지지 기판의 접합 계면부
5 접착제
6 무기 재료
2 지지 기판
3 개재층
4 압전 단결정 기판과 지지 기판의 접합 계면부
5 접착제
6 무기 재료
Claims (24)
- 압전 단결정 기판과 지지 기판을 포함하여 구성되는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판으로서, 당해 압전 단결정 기판과 당해 지지 기판의 접합 계면부에 있어서, 적어도 압전 단결정 기판과 지지 기판의 어느 일방은 요철 구조를 가지고 있고, 당해 요철 구조의 단면 곡선에 있어서의 요소의 평균 길이 RSm과 표면 탄성파 디바이스로서 사용할 때의 표면 탄성파의 파장 λ의 비가 0.2 이상 7.0 이하인 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판.
- 제1항에 있어서,
상기 요철 구조의 단면 곡선에 있어서의 산술평균거칠기 Ra는 100nm 이상인 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판. - 제1항에 있어서,
압전 단결정 기판과 지지 기판의 접합 계면부에 있어서, 압전 단결정 기판과 지지 기판 사이에 개재층이 존재하고 있는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판. - 제3항에 있어서,
상기 개재층으로서 적어도 SiO2, SiO2 ±0.5, aSi, pSi, aSiC, Al2O3의 어느 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판. - 제3항에 있어서,
상기 개재층으로서 적어도 열산화 실리카 또는 800℃ 이상의 온도에서 열처리가 된 실리카를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판. - 제3항에 있어서,
상기 개재층의 두께는 상기 표면 탄성파 디바이스로서 사용할 때의 표면 탄성파의 파장 λ의 1.2배 이하인 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판. - 제1항에 있어서,
상기 압전 단결정 기판의 두께는 상기 표면 탄성파 디바이스로서 사용할 때의 표면 탄성파의 파장 λ의 1.0배 이상 3.5배 이하인 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판. - 제1항에 있어서,
상기 지지 기판은 실리콘, 유리, 석영, 알루미나, 사파이어, 탄화규소, 질화규소의 어느 것인 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판. - 제1항에 있어서,
상기 지지 기판은 요철 구조를 가지는 실리콘 기판이고, 당해 요철 구조는 피라미드 형상인 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판. - 제1항에 있어서,
상기 압전 단결정 기판은 탄탈산리튬 단결정 기판 또는 니오브산리튬 단결정 기판인 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판. - 제10항에 있어서,
상기 압전 단결정 기판은 결정 방위가 회전 36о Y~49о Y인 회전 Y컷 탄탈산리튬 단결정 기판인 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판. - 제10항에 있어서,
상기 압전 단결정 기판은 Fe가 25ppm~150ppm의 농도로 도프되어 있는 탄탈산리튬 단결정 기판인 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판. - 제10항에 있어서,
상기 압전 단결정 기판은 그 두께 방향에 걸쳐 Li 농도가 개략 동일한 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판. - 제13항에 있어서,
상기 압전 단결정 기판은 Li와 Ta 또는 Nb의 비율이 Li：Ta=50－α：50＋α 또는 Li：Nb=50－α：50＋α이고, α는 －1.0＜α＜2.5의 범위인 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판. - 제10항에 있어서,
상기 압전 단결정 기판은 그 두께 방향에 걸쳐 Li 농도가 다른 범위를 가지는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판. - 제15항에 있어서,
상기 압전 단결정 기판은 상기 지지 기판의 접합 계면부측의 Li 농도가 반대측 표면의 Li 농도보다 큰 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판. - 제15항에 있어서,
상기 압전 단결정 기판은 상기 지지 기판의 접합 계면부측의 Li와 Ta 또는 Nb의 비율이 Li：Ta=50－α：50＋α 또는 Li：Nb=50－α：50＋α이고, α는 －1.0＜α＜2.5의 범위인 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판. - 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 기재된 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판을 이용하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스.
- 압전 단결정 기판과 지지 기판을 포함하여 구성되는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판으로서, 당해 압전 단결정 기판과 당해 지지 기판의 접합 계면부에 있어서, 적어도 압전 단결정 기판과 지지 기판의 어느 일방은 요철 구조를 가지고 있고, 당해 요철 구조의 단면 곡선에 있어서의 요소의 평균 길이 RSm과 표면 탄성파 디바이스로서 사용할 때의 표면 탄성파의 파장 λ의 비가 0.2 이상 7.0 이하인 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판의 제조 방법으로서,
압전 단결정 기판 및/또는 지지 기판의 표면에 요철 구조를 설치하는 공정과, 당해 요철 구조 상에 개재층을 설치하는 공정을 적어도 포함함과 아울러, 압전 단결정 기판 상에 설치된 개재층과 지지 기판을 접합하는 공정이나, 지지 기판 상에 설치된 개재층과 압전 단결정 기판을 접합하는 공정이나, 또는 압전 단결정 기판 상에 설치된 개재층과 지지 기판 상에 설치된 개재층을 접합하는 공정의 어느 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판의 제조 방법. - 제19항에 있어서,
상기 개재층의 표면을 경면화하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판의 제조 방법. - 압전 단결정 기판과 지지 기판을 포함하여 구성되는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판으로서, 당해 압전 단결정 기판과 당해 지지 기판의 접합 계면부에 있어서, 적어도 압전 단결정 기판과 지지 기판의 어느 일방은 요철 구조를 가지고 있고, 당해 요철 구조의 단면 곡선에 있어서의 요소의 평균 길이 RSm과 표면 탄성파 디바이스로서 사용할 때의 표면 탄성파의 파장 λ의 비가 0.2 이상 7.0 이하인 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판의 제조 방법으로서,
웨트 에칭에 의해 지지 기판의 표면에 요철 구조를 설치하는 공정과, 당해 요철 구조를 가지는 기판 표면이 접합 계면으로 되도록 압전 단결정 기판과 접합하는 공정을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판의 제조 방법. - 제21항에 있어서,
상기 요철 구조를 설치하는 공정은, 웨트 에칭에 의해, 실리콘 단결정으로 이루어지는 지지 기판의 표면에 피라미드 형상의 요철 구조를 설치하는 공정인 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판의 제조 방법. - 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압전 단결정 기판은, 그 두께 방향에 걸쳐 Li 농도가 다른 범위를 가지고, 적어도 일방의 기판 표면으로부터 임의의 깊이까지 Li 농도가 개략 동일하고, 당해 압전 단결정 기판과 지지 기판을 접합하여, Li 농도가 개략 동일하게 되어 있는 부분의 적어도 일부를 남기거나, 또는 Li 농도가 개략 동일하게 되어 있는 부분만을 남기도록 접합면의 반대측의 압전 단결정 기판 표층을 제거하는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판의 제조 방법. - 제23항에 있어서,
상기 Li 농도가 개략 동일하게 되어 있는 부분은 의사 스토이키오메트리 조성인 것을 특징으로 하는 표면 탄성파 디바이스용 복합 기판의 제조 방법.
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