WO2006120994A1

WO2006120994A1 - 複合圧電基板

Info

Publication number: WO2006120994A1
Application number: PCT/JP2006/309232
Authority: WO
Inventors: Masayuki Tanno
Original assignee: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2006-05-08
Publication date: 2006-11-16
Also published as: JP4657002B2; JP2006319679A

Abstract

　圧電基板と支持基板とを貼り合せて形成された複合圧電基板であって、前記圧電基板の表面には弾性表面波を励振するための金属電極が形成されており、該金属電極の厚さは、漏洩弾性表面波の波長で規格化した値で０．０４以上であり、前記支持基板と前記圧電基板とは接着剤を介して又は直接的に接合されたものであることを特徴とする複合圧電基板。これにより、電気機械結合係数が大きく、周波数温度特性が良いとともに、特に耐電力性が高く、大きな電力を印加しても電極が劣化しない複合圧電基板が提供される。

Description

複合圧電基板

技術分野

本発明は、複合圧電基板に関するものであり、特に弾性表面波デバイス等に用いられる複合圧電基板に関するものである。

背景技術

[0002] 携帯電話やローカルエリアネットワーク (LAN)、パーソナルエリアネットワーク（PAN )等の高周波通信において用いられる周波数調整 ·選択用の部品として、例えば圧電基板上に弾性表面波を励振するための櫛形電極が形成された弾性表面波 (Surf ace Acoustic Wave、 SAW)デバイスが用いられる。これに用いられる圧電基板材料は、電気信号から機械的振動への変換効率 (以下電気機械結合係数と記す)が極めて大きいこと、また櫛形電極の電極間隔と弾性波の音速により決まるフィルタ等の中心周波数が温度により変動しないことが求められる（以下、周波数温度特性と記す)。

すなわち、大きな電気機械結合係数と小さな周波数温度係数を兼ね備えた圧電基板が有れば好ましい。こうした特性を実現する圧電基板の一例として、圧電基板と他の基板を接合した複合圧電基板がある。

[0003] このような複合圧電基板の一例として、圧電材料の表面に弾性波を励振'検出するための電極が設けられており、前記圧電材料裏面に複合積層体を接合したことを特徴とする温度安定化表面波装置が開示されている。この表面波装置は、制御された応力変化を前記圧電材料に誘起させることにより、前記圧電材料において温度補正がなされるというものである（特開昭 51— 25951号公報参照)。

この例では、「複合積層体に LiNbO (ニオブ酸リチウム)基板を強固に結合するこ

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とにより、前述したように基板上に圧縮力が生じ、この圧縮力は温度が増大するに従つて増大する。力べして、遅延時間およびフィルタ中心周波数に対する温度の影響を補正する手段を得ることができる。」とされている。これは、支持基板となる複合積層体の膨張係数は圧電材料である LiNbO基板の弾性表面波伝播方向のそれよりも

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小さいことを意味し、これにより温度変化に応じて圧電基板に応力が発生して SAW デバイスの遅延時間およびフィルタ中心周波数に対する温度の影響を補正できるということを意味する。

[0004] また、接着剤を使用して剛板と圧電板とを貼り合せて一体の基板とし、前記圧電板表面に電極を設けた機能素子を、ノ^ケージに収納した電気部品が開示されてヽる (特開平 2— 62108号公報参照)。

すなわち、圧電材料とこれより小さな膨張係数を有する基板とを貼り合せた複合圧電基板を用いた弾性表面波素子は周波数温度特性が改善されること、接着剤を用いて剛板と圧電板を貼り合せて一体の基板とすることは公知の技術である。

[0005] また、「圧電材料.デバイスシンポジウム予稿集 2005、 ρρ.153-158」には、表面に Aほたは Cuの電極を形成しその上に SiO膜を形成した 5° 回転 Yカット LiNbO基

2 3 板は、電気機械結合係数が 25%程度と大きく 1次の温度特性がほぼ零であることが示されている。

ここでは、漏洩弾性表面波の波長で規格ィ匕した電極厚が 0. 035である例が示されている。

しかし、このような基板では、 SiO膜を厚くすると電気機械結合係数が小さくなる。

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また、例えば送信段で用いる無線通信部品では、大きな電力が力かると、電極が劣化するという問題があった。

また、「 Yamanouchi et al., Proc. 1999 IEEE Ultrasonics Symp., pp.239- 242」には 64° 回転 Yカット LiNbO基板と石英基板を貼合せた複合圧電基板が開示されて

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いる。しかし、 ΓΚ. Yamanouchi et al., Proc. 1999 IEEE Ultrasonics Symp., pp.239- 24 2Jでは電極材料の厚みにつ!、ては検討されて、な！/、。発明の開示

[0006] 本発明は、電気機械結合係数が大きぐ周波数温度特性が良いとともに、特に耐電力性が高ぐ大きな電力を印力 tlしても電極が劣化しない複合圧電基板を提供することを目的とする。 [0007] 上記課題を解決するために、本発明は、圧電基板と支持基板とを貼り合せて形成された複合圧電基板であって、前記圧電基板の表面には弾性表面波を励振するための金属電極が形成されており、該金属電極の厚さは、漏洩弾性表面波の波長で規格化した値で 0. 04以上であり、前記支持基板と前記圧電基板とは接着剤を介して又は直接的に接合されたものであることを特徴とする複合圧電基板を提供する。

[0008] このように、複合圧電基板の圧電基板表面に形成された金属電極の厚さが、圧電基板表面を伝播する漏洩弾性表面波の波長で規格化した値で 0. 04以上であれば、耐電力性が高ぐ大きな電力を印加しても電極が劣化しないものとできる。また、支持基板と圧電基板が接着剤を介して接合されたものであれば、比較的安価なものとできるし、直接的に接合して、強固に接合したものとでき、特性が良好な複合圧電基板とすることができる。

[0009] この場合、前記支持基板は Si基板、石英基板、ある!/、はセラミックスを主成分とする基板であることが好ましい。

このように、支持基板が、圧電基板よりも膨張係数が小さくでき、しかも半導体デバイス作製用として最も実用化されている Si基板、または量産性の高い石英基板、あるいはパッケージ材料として汎用されてヽるセラミックスを主成分とする基板であれば、安価で周波数温度特性が改善された高性能な複合圧電基板とできる。

[0010] また、前記圧電基板は 35° ± 35° 回転 Yカット LiNbO基板又は LiTaO基板で

3 3 あることことが好ましい。

このように、圧電基板が 35° ± 35° 回転 Yカット LiNbO基板又は LiTaO基板で

3 3 あれば、周波数温度特性、伝播ロス特性、電気機械結合係数が良好な複合圧電基板とでさる。

[0011] また、前記圧電基板の表面に前記金属電極を覆うように SiO N層（但し 0. 01 < Xく 0. 5)が形成されており、該 SiO N層の厚さは、漏洩弾性表面波の波長で規格化した値で 0. 1以下であるものとすることが好ましい。

このように、圧電基板の表面に金属電極を覆うように SiO N層が形成されていれば、基板表面の電極の保護と周波数温度特性の調整ができ、また漏洩弾性表面波及び弾性表面波が混在する場合、結合が小さい弾性表面波はこの膜により減衰し不要モード (スプリアスモード)を抑圧する効果がある。またその厚さが漏洩弾性表面波の波長で規格ィ匕した値で 0. 1以下、特には 0. 05程度であれば、漏洩弾性表面波の音速の低下と結合係数の低下が発生しないようにできる。また、 Xが 0. 01以下では、

SiO N層の弹性的性質が経時的に変化してしまい、 Xが 0. 5以上では膜質が劣化する可能性がある。 Xは好ましくは 0. 1程度であれば、 Nを含まない場合に比べ層自身の耐電力性が向上し好ましい。

[0012] また、前記支持基板と圧電基板とは、波長 200nm以下の短波 UV光及びオゾンにより処理した後、直接的に接合されたものであることが好ましい。

このように、支持基板と圧電基板とが、波長 200nm以下の短波 UV光及びオゾンにより処理した後、直接的に接合されたものであれば、処理により OH基が増加して活性ィ匕した表面が水素結合で強固に接合されたものとできる。

[0013] 本発明に従う複合圧電基板であれば、耐電力性が高ぐ大きな電力を印加しても電極が劣化しないものとでき、電気機械結合係数や周波数温度特性等の諸特性も良好な複合圧電基板とできる。図面の簡単な説明

[0014] [図 1]本発明に係る複合圧電基板の実施形態の一例を示す断面概略図である。

[図 2]本発明の複合圧電基板の周波数温度特性をシミュレーションにより求めたものを示すグラフである。

[図 3]図 2に示した複合圧電基板と同様のものについて、漏洩弾性表面波の波長で規格化した金属電極の厚さをパラメータとした場合の漏洩弾性表面波の伝播ロスの計算値を示すグラフである。

[図 4]図 2に示した複合圧電基板と同様のものについて、結合係数 (k²)の計算値を示すグラフである。

発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下では、本発明の実施形態について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

本発明者は、例えば送信段の無線通信部品に用ヽる SAWデバイスには大きな電力がかかることから、この SAWデバイスの圧電基板の表面に形成される弾性表面波を励振するための金属電極が劣化しにくいように、厚い電極材料を圧電基板上に形成する必要があり、電極材料の膜厚が十分厚くなければ、良好な耐電力性は期待できないと考えた。これまで、電極材料の厚さについては十分な検討がされていなかつたが、本発明者は、金属電極の厚さが、漏洩弾性表面波の波長で規格ィ匕した値で 0 . 04以上であれば、耐電力性が十分に高いものとできることに想到し、本発明を完成させた。

[0016] 図 1は本発明に係る複合圧電基板の実施形態の一例を示す断面概略図である。

この複合圧電基板 1は、圧電基板 2と支持基板 3とを貼り合せて形成されたものであつて、圧電基板 2の表面には弾性表面波を励振するための金属電極 4が形成されており、該金属電極 4の厚さは、漏洩弾性表面波の波長で規格ィ匕した値で 0. 04以上、すなわち、例えば漏洩弾性表面波の波長が 2 mであれば電極の厚さは 0. 08 m以上であり、支持基板 3と圧電基板 2とは接着剤 5を介して又は直接的に接合されたものであることを特徴とする。

[0017] 複合圧電基板 1は、このような構成を有することにより、耐電力性が高ぐ大きな電力を印カロしても電極が劣化しないものとできる。また、接着剤 5を介して接合されたものであれば、接合表面の平坦ィ匕ゃ洗浄を簡易なものとでき、比較的安価なものとできるし、直接的に接合して、強固に接合したものともできる。

[0018] また、複合圧電基板 1は、圧電基板 2とこれよりも小さい膨張係数を有する支持基板 3とを貼り合せて形成したものであることが好ましい。

このような構成であれば、温度変化に応じて圧電基板 2に応力が発生し、周波数温度特性を改善することができる。

[0019] このような複合圧電基板 1は、例えば圧電基板 2及び支持基板 3の一方又は両方に接着剤を塗布し、真空下で貼り合わせ強固に接合することにより作製することができる。接着面に異物が混入しないように貼り合わせ前に各基板の表面を洗浄することが好ましぐまた、表面をアンモニア過酸化水素水溶液等で親水化処理をしたり、またはプラズマ処理をしたり、例えば基板を 100°Cに加熱して波長 200nm以下の短波 UV光及びオゾン (好ましくは高濃度オゾン）により前処理することにより接着力を高めてもよい。

複合圧電基板の大きさは特に限られず、例えば直径 100mmのものとできるがそれ以上でもそれ以下でもよい。

[0020] また、圧電基板 2と支持基板 3の接合面を各々鏡面加工し、例えば 100°Cに加熱しながらその片面もしくは両面を波長 200nm以下の短波 UV光及びオゾン (好ましくは高濃度オゾン）により前処理した後、減圧下において室温で貼り合せて直接的に接合しても良い。このようにすれば、上記処理により OH基が増加して活性ィ匕した表面が水素結合で強固に接合されたものとできる。

[0021] この場合、上記の方法で作製した貼り合わせ基板 2枚をほぼ対称構造となるように対向させエポキシ接着剤を介して接着し 250°Cまで加熱し、その後、室温まで冷却し、硫酸にて接着層を剥がし、複合圧電基板母材を形成しても良い。

そして、この複合圧電基板を面取り加工した後、圧電基板の表面側を研削及びラップにより削り落とし、さらにポリッシュにより圧電基板の厚さが例えば 10 m程度になるようにすればよい。

[0022] 本発明では、圧電基板 2は、厚さが 5〜： LOO μ mであって、圧電基板 2の接着面が粗面に加工されたものであってもよい。このように、圧電基板 2の厚さが 5〜： LOO m 、好ましくは 5〜30 μ mであれば、加熱による反りが少なく割れのないものとなる。圧電基板 2の厚さが 5 mより薄いと、圧電基板 2を上記の厚さに加工する際にクラックが生じることがあるので好ましくない。また、 100 /z mより厚いと、複合圧電基板 1を 25 0°C程度に加熱した場合に、圧電基板 2が割れてしまうことがあることから好ましくない。圧電基板 2の厚さを上記範囲内の所望の値とするには、例えば複合圧電基板 1を形成後、圧電基板 2を研削もしくはラップ、ポリッシュ (研磨)加工すればよい。

[0023] また、圧電基板 2は、 35° ± 35° 回転 Yカット LiNbO基板または LiTaO基板で

3 3 あることが好ましい。これらは電気機械結合係数が大きい結晶材料であるので、周波数選択フィルタとしての帯域幅が広く、挿入損失が小さヽ SAWデバイスが製造可能な複合圧電基板とできる。また後述するように、伝播ロス特性、周波数温度特性も良好なものとできる。この圧電結晶材料からなる圧電基板は、例えばチヨクラルスキー法でこれらの単結晶棒を育成し、これを所望の厚さにスライスすることによって高品質なものが得られる。

[0024] また、支持基板 3は Si基板、石英基板、あるいはセラミックスを主成分とする基板であることが好ましい。これらの基板を用いれば、支持基板 3が、圧電基板よりも膨張係数が小さくでき、しかも半導体デバイス作製用として最も実用化されている Si基板、または量産性の高、石英基板、あるいはパッケージ材料として汎用されて、るセラミツタスを主成分とする基板であれば、安価で周波数温度特性が改善された高性能な複合圧電基板とできる。また、支持基板 3が Si基板の場合、支持基板 3の両表面層を 0 . 1〜40 ;ζ ΐηの厚さだけ酸化し、 Si酸化膜を形成すれば、複合圧電基板 1の反りを低減し、かつ S艘ィ匕膜及び接着剤層により絶縁性を確保可能とし、電気的特性も向上できる。

また、金属電極 4は Al、 Cu、及びその合金など力なるものが好ましい。この金属電極は、複合圧電基板の上に蒸着ゃスパッタ、 CVDなどの方法により上記金属材料の膜を形成し、エッチングなどによりパタニングすることにより形成することが出来る。

[0025] また、圧電基板 2の表面に金属電極 4を覆うように SiO N層 6 (但し 0. 01 <x< 0 . 5)が形成されており、 SiO N層 6の厚さは、漏洩弾性表面波の波長で規格化した値で 0. 1以下であることが好ましい。

このように SiO N層 6が形成されてヽれば、基板表面の金属電極 4の保護と周波数温度特性の調整ができ、また漏洩弾性表面波及び弾性表面波が混在する場合、結合力、さい弾性表面波はこの膜により減衰し不要モードを抑圧する効果がある。

[0026] また、 SiO N層 6の厚さが漏洩弾性表面波の波長で規格ィ匕した値で 0. 1以下、特には 0. 05程度であれば、漏洩弾性表面波の音速の低下と結合係数の低下が発生しないようにできる。また、 Xが 0. 01以下では、 SiO N層 6の弹性的性質が経時的に変化してしまい、 Xが 0. 5以上では膜質が劣化する可能性がある。 Xは好ましくは 0. 1程度であれば、 Nを含まない場合に比べ層自身の耐電力性が向上し好ましい。

[0027] 図 2は本発明の複合圧電基板の周波数温度特性をシミュレーションにより求めたものを示すグラフである。横軸は圧電基板の Yカット回転角、縦軸は周波数温度特性（ TCF)である。圧電基板は LiNbO基板で厚みが 20 /ζ πι、支持基板は Si基板であり、複合圧電基板の全厚みは 0. 2mmの場合である。また、弾性表面波 (漏洩弾性表面波）の波長で規格化した電極厚みは 0. 06である。また、電極材料は A1と Cuの合金の場合で Al: Cuの割合が 2 : 1である。比較として同図中に LiNbO基板単体の場

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合の計算値も示した。周波数温度特性は共振周波数及び反共振周波数につ!ヽて示した。本発明の複合圧電基板では圧電基板単体の場合と比較して広！ヽ Yカット回転角にわたり周波数温度特性が— 20ppmZ°Cから— 40ppmZ°C程度へ大きく改善されている。 Yカット回転角としては 35° ± 35° が好ましぐ 20° 〜70° であれば特に好ましい。

[0028] 図 3は、図 2に示した複合圧電基板と同様のものについて、漏洩弾性表面波の波長で規格化した金属電極の厚さをパラメータとした場合の漏洩弾性表面波の伝播ロスの計算値を示すグラフである。横軸は Yカット回転角を示し、縦軸は伝播ロス (減衰定数）を示す。

伝播ロスは 0. 15dBZ波長未満が好ましぐ 0. OldBZ波長未満が特に好ましい。この場合、 Yカット回転角としては 35° ± 35° が好ましぐ 20° 〜70° であれば特に好ましい。このような Yカット回転角の間で金属電極の厚さが漏洩弾性表面波の波長で規格ィヒした値で 0. 04以上であれば、伝播ロスを 0. 15dBZ波長未満とすることができる。なお、 Yカット回転角によっては金属電極の厚さが厚いと伝播ロスが増加する場合があるので、伝播ロスの点からは、金属電極の厚さは漏洩弾性表面波の波長で規格ィ匕した値で 0. 1以下が好ましい。

[0029] 図 4は、図 2に示した複合圧電基板と同様のものについて、結合係数 (k²)の計算値を示すグラフである。図 4より、 LiNbOでの Yカット回転角は 35° ± 35° で結合が

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大きぐさらに Yカット回転角は 0° 〜40° であればより好ましい。

以上の点から、本発明で用いられる LiNbO基板の Yカット回転角は 35° ± 35°

3

が好ましぐ 20° 〜40° が特に好ましい。

[0030] 以下に本発明の実施例および比較例をあげてさらに具体的に説明する力本発明はこれらに限定されるものではない。

(実施例 1) 直径 4インチ（100mm)で厚さが 180 μ mである片側が鏡面カ卩ェされた Si基板を用意した。なお、 Si基板は抵抗率が 4500 Ω 'cmのものを用いた。次に直径 4インチ（1 00mm)の 25° 回転 Yカット LiNbO基板を厚さが 0. 15πιπι (150 ;ζ m)となるよう両

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面研磨により仕上げた。このとき LiNbO基板として焦電性が無いものを用いた。前

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記基板を各々 100°Cに加熱しながら波長 200nm以下の短波 UV光及び高濃度ォゾンにより前処理した。

次にこの LiNbO基板と Si基板を圧力 1 X 10^_4mbarの真空下で室温で貼り合せた

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[0031] 次に、このような方法で作製した LiNbO基板と Si基板を貼り合わせた複合圧電基

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板 2枚を LiNbO基板側で対向させエポキシ接着剤を介して接着し、 250°Cまでカロ

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熱した。その後、室温まで冷却し、硫酸にて接着層を剥がし、複合圧電基板母材を形成した。

そして、この複合圧電基板を面取り加工した後、 LiNbO基板の表面側を研削及び

3

ラップにより 110 m削り落とし、さらにポリッシュにより LiNbO基板の厚さが 20 m

3

になるよつにした。

[0032] 次に、この複合圧電基板の LiNbO基板の表面側にスパッタ法により Al、 Cuの合

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金を 0. 12 mの厚みで堆積させた。このとき Al: Cuの比が 2 : 1となるようターゲット組成を選定した。

次に表面の金属材料の一部をプラズマエッチングにより溶かし、ノタニングして金属電極とし、 1ポートの漏洩弾性表面波共振子 (波長 m)を作製した。すなわち、金属電極の厚さを、漏洩弾性表面波の波長で規格ィ匕した値で 0. 06とした。

[0033] この複合圧電基板をウェハプローバにのせ、 2GHzでの共振子特性を評価したところ、比帯域幅（(fa— fr) Zfa、 faは反共振周波数、 frは共振周波数）は 11%と広帯域であった。

[0034] また、この複合圧電基板を真空チヤッキングし、プローバステージ温度を変化させて周波数温度特性を求めたところ、反共振周波数については— 23ppmZ°C、共振周波数は― 38ppmZ°Cと!、う小さ、温度係数であった。

さらに、この複合圧電基板からなる共振子に 2GHz、 1Wの電力を投入し続けたところ 2000時間でも共振特性の劣化は無ぐ耐電力性が高いことが確認された。

[0035] (実施例 2)

LiNbO基板のカット角を 41° 回転 Yカットとした以外は、実施例 1と同じ手順で複

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合圧電基板 (0. 2mm厚）を作製した。 LiNbO基板の厚さは 20 mとした。

3

[0036] 次に、この複合圧電基板の LiNbO基板の表面側にスパッタ法により Al、 Cuの合

3

金を 0. 125 mの厚みで堆積させた。このとき Al: Cuの比が 2 : 1となるようターゲット組成を選定した。

次に表面の金属材料の一部をプラズマエッチングにより溶かし、パタニングし金属電極とし、 1ポートの漏洩弾性表面波共振子 (波長 2.： L m)を作製した。すなわち、金属電極の厚さを、漏洩弾性表面波の波長で規格ィ匕した値で 0. 06とした。

[0037] この複合圧電基板をウェハプローバにのせ、 2GHzでの共振子特性を評価したところ、比帯域幅は 9%と広帯域であった。

また、この複合圧電基板を真空チヤッキングし、プローバステージ温度を変化させて周波数温度特性を求めたところ、反共振周波数については— 20ppmZ°C、共振周波数は― 35ppmZ°Cと!、う小さ、温度係数であった。

[0038] (実施例 3)

実施例 1の LiNbO基板のカット角を 5° 回転 Yカットとし、支持基板に合成石英基

3

板を用いた以外は実施例 1と同じ手順にて複合圧電基板 (0. 2mm厚)を作製した。

[0039] 次に、この複合圧電基板の LiNbO基板の表面側にスパッタ法により Al、 Cuの合

3

金を 0. 18 mの厚みで堆積させた。このとき Al: Cuの比が 2 : 1となるようターゲット組成を選定した。

次に表面の金属材料の一部をプラズマエッチングにより溶かし、パタニングし金属電極とし、 1ポートの漏洩弾性表面波共振子 (波長 1. を作製した。すなわち、金属電極の厚さを、漏洩弾性表面波の波長で規格ィ匕した値で 0. 1とした。 [0040] 次にこの金属電極が形成された複合圧電基板にプラズマ CVDにより SiO N の

1. 8 0. 2 保護膜を 0. 1 IX mの厚さで堆積させた。すなわち、保護膜の厚さを、漏洩弾性表面波の波長で規格化した値で 0. 06とした。

[0041] この複合圧電基板に形成された共振子の電極取り出し部の SiO N の保護膜

1. 8 0. 2 の部分のみをドライエッチングしたのち、この複合圧電基板ウェハプローバにのせ、 2 GHzでの共振子特性を評価したところ、比帯域幅は 12%と広帯域であった。

また、このときスプリアスモードである弾性表面波の応答は観測されな力つた。

また、この複合圧電基板を真空チヤッキングし、プローバステージ温度を変化させて周波数温度特性を求めたところ、保護膜の効果により、反共振周波数については — 2ppmZ°C、共振周波数は— 15ppmZ°Cという極めて小さい温度係数であった。さらに、この複合圧電基板からなる共振子に 2GHz、 1Wの電力を投入し続けたところ 2000時間でも共振特性の劣化は無ぐ耐電力性が高いことが確認された。

[0042] (実施例 4)

直径 4インチ（100mm)、厚さが 190 μ m、抵抗値が 5, 000 Ω 'cmである Si基板の両面の表面層を常圧酸ィ匕法により 3 mの厚さで酸ィ匕した。次に直径 4インチ（100 mm)で厚さが 0. 15mm (150 /z m)の 41° 回転 Yカット LiNbO基板を両面ラップに

3

より表面の Raが 0. 12 /z mとなる様カ卩ェした。

次いで、前記酸ィ匕膜付き Si基板の表面を洗浄し、さらに 100°Cに加熱しながら波長 200nm以下の短波 UV光及び高濃度オゾンにより前処理し、片側表面上にェポキシメタタリレートを主成分とする紫外線硬化接着剤をスピンコートして均一に塗布した。次いで、前記 LiNbO基板の裏面を洗浄し、前記接着剤を同様に塗布し、前記酸

3

化膜付き Si基板の接着剤塗布面と前記 LiNbO基板の接着剤塗布面を圧力 1 X 10

3

^_3mbarの真空下で貼り合せた。

[0043] 次に、この貼り合わせた複合圧電基板に、照度 50mWZcm²の紫外線を 10分間照射し、接着剤を硬化させた。このとき基板面内で接着層は一様に 5 /z mの厚さだつた。そして、この複合圧電基板を面取り加工した後、 LiNbO基板の表面側をラップ

3

及び研削により 120 /z m削り落とし、さらにポリッシュにより LiNbO基板の厚さが 10 μ mになるようにした。

この複合基板を 170°Cで加熱したところ、反りは 2mmと小さかった。また、この複合基板を 290°Cで加熱してもウェハは割れな力つた。

[0044] 次に、この複合圧電基板の LiNbO基板の表面側にスパッタ法により Al、 Cuの合

3

[0045] この複合圧電基板をウェハプローバにのせ、 2GHzでの共振子特性を評価したところ、比帯域幅は 9%と広帯域であった。

[0046] (実施例 5)

直径 4インチ（100mm)で厚さが 190 μ mである低膨張セラミックス基板 (膨張係数 5. 5ppmZ°C)を準備し、次に直径 4インチ（100mm)で厚さが 0. 15mm(150 m )の 15° 回転 Yカット LiNbO基板を両面ラップにより表面の Raが 0. 12 /z mとなる様

3

加工した。

[0047] 次いで、前記セラミックス基板の表面を洗浄し、さらに 100°Cに加熱しながら波長 2 OOnm以下の短波 UV光及び高濃度オゾンにより前処理し、片側表面上にエポキシメタタリレートを主成分とする紫外線硬化接着剤をスピンコートし均一に塗布した。次いで、前記 LiNbO基板の裏面を洗浄し、前記接着剤を同様に塗布し、前記セラミツ

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タス基板の接着剤塗布面と前記 LiNbO基板の接着剤塗布面を圧力 1 X 10"³mbar

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の真空下で貼り合せた。 [0048] 次に、この貼り合わせた複合圧電基板に、照度 50mWZcm²の紫外線を 10分間照射し、接着剤を硬化させた。このとき基板面内で接着層は一様に 5 /z mの厚さだつた。そして、この複合圧電基板を面取り加工した後、 LiNbO基板の表面側をラップ

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及び研削により 120 /z m削り落とし、さらにポリッシュにより LiNbO基板の厚さが 10

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μ mになるよつにした。

[0049] 次に、この複合圧電基板の LiNbO基板の表面側にスパッタ法により Al、 Cuの合

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金を 0. 2 mの厚みで堆積させた。このとき Al: Cuの比が 2 : 1となるようターゲット組成を選定した。

次に表面の金属材料の一部をプラズマエッチングにより溶かし、ノタニングして金属電極とし、 1ポートの漏洩弾性表面波共振子 (波長 1. 8 /z m)を作製した。すなわち、金属電極の厚さを、漏洩弾性表面波の波長で規格ィ匕した値で 0. 11とした。

[0050] この複合圧電基板をウェハプローバにのせ、 2GHzでの共振子特性を評価したところ、比帯域幅は 12%と広帯域であった。

また、この複合圧電基板を真空チヤッキングし、プローバステージ温度を変化させて周波数温度特性を求めたところ、反共振周波数については— 30ppmZ°C、共振周波数は— 42ppmZ°Cと!、う小さ、温度係数であった。

[0051] (実施例 6)

直径 4インチ（100mm)で厚さが 180 μ mである片側が鏡面カ卩ェされた Si基板を用意した。なお、 Si基板は抵抗率が 4500 Ω 'cmのものを用いた。次に直径 4インチ（1 00mm)の 36° 回転 Yカット LiTaO基板を厚さが 0. 15πιπι (150 ;ζ m)となるよう両

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面研磨により仕上げた。このとき LiTaO基板は焦電性が無いものを用いた。前記基

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板を各々 100°Cに加熱しながら波長 200nm以下の短波 UV光及び高濃度オゾンにより前処理した。

次に LiTaO基板と Si基板を圧力 1 X 10^_4mbarの真空下で室温で貼り合せた。

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[0052] 次に、このような方法で作製した LiTaO基板と Si基板を貼り合わせた複合圧電基板 2枚を LiTaO基板側で対向させエポキシ接着剤を介して接着し、 250°Cまで加熱

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した。その後、室温まで冷却し、硫酸にて接着層を剥がし、複合圧電基板母材を形成した。

そして、この複合圧電基板を面取り加工した後、 LiTaO基板の表面側を研削及び

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ラップにより 110 m削り落とし、さらにポリッシュにより LiTaO基板の厚さが 20 m

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になるよつにした。

[0053] 次に、この複合圧電基板の LiTaO基板の表面側にスパッタ法により Al、 Cuの合

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金を 0. 2mの厚みで堆積させた。このとき Al: Cuの比が 2 : 1となるようターゲット組成を選定した。

次に表面の金属材料の一部をプラズマエッチングにより溶かし、ノタニングして金属電極とし、 1ポートの漏洩弾性表面波共振子 (波長 m)を作製した。すなわち、金属電極の厚さを、漏洩弾性表面波の波長で規格ィ匕した値で 0. 1とした。

[0054] この複合圧電基板をウェハプローバにのせ、 2GHzでの共振子特性を評価したところ、比帯域幅は 3%と比較的広帯域であった。

[0055] また、この複合圧電基板を真空チヤッキングし、プローバステージ温度を変化させて周波数温度特性を求めたところ、反共振周波数については— 22ppmZ°C、共振周波数は 12ppmZ°Cと!ヽぅ小さ、温度係数であった。

[0056] (比較例 1)

実施例 1と同様な方法で複合圧電基板を作製し、この複合圧電基板の LiNbO基

3 板の表面側にスパッタ法により Al、 Cuの合金を 0. 06 mの厚みで堆積させた。このとき A1： Cuの比が 2： 1となるようターゲット組成を選定した。

次に表面の金属材料の一部をプラズマエッチングにより溶かし、ノタニングして金属電極とし、 1ポートの漏洩弾性表面波共振子 (波長 m)を作製した。すなわち、金属電極の厚さを、漏洩弾性表面波の波長で規格ィ匕した値で 0. 03とした。

この複合圧電基板からなる共振子に 2GHz、 1Wの電力を投入し続けたところ、約 1 0時間で金属電極が劣化した。 [0057] (比較例 2)

直径 4インチ（100mm)の 25° 回転 Yカット LiNbO基板を厚さが 0. 15mm(150

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^ m)となるように仕上げた。

この LiNbO基板の表面にスパッタ法により Al、 Cuの合金を 0. 06 mの厚みで堆

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積させた。このとき Al: Cuの比が 2 : 1となるようターゲット組成を選定した。

次に表面の金属材料の一部をプラズマエッチングにより溶かし、パタニングし金属電極とし、 1ポートの漏洩弾性表面波共振子 (波長 2 m)を作製した。すなわち、金属電極の厚さを、漏洩弾性表面波の波長で規格ィ匕した値で 0. 03とした。

[0058] この複合圧電基板を真空チヤッキングし、プローバステージ温度を変化させて周波数温度特性を求めたところ、反共振周波数については— 60pmZ°C、共振周波数は 83ppmZ°Cと!ヽぅ大き、温度係数であった。

さらに、この複合圧電基板からなる共振子に 2GHz、 1Wの電力を投入し続けたところ、約 10時間で金属電極が劣化した。

[0059] (比較例 3)

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^ m)となるように仕上げた。

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次にこの金属電極が形成された複合圧電基板にプラズマ CVDにより SiO N

1. 8 0. 2 保護膜を 0. 2 mの厚さで堆積させた。

[0060] この複合圧電基板を真空チヤッキングしてプローバステージ温度を変化させて周波数温度特性を求めたところ、反共振周波数については— 50pmZ°C、共振周波数は 70ppmZ°Cと!ヽぅ大き、温度係数であった。

[0061] なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、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。

[0062] 例えば、実施例では圧電基板として LiNbO基板や LiTaO基板を用いた力他の

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圧電基板を用いてもよい。また、これらの圧電基板は、焦電性による表面電荷の蓄積をなくしたものであってもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 圧電基板と支持基板とを貼り合せて形成された複合圧電基板であって、前記圧電基板の表面には弾性表面波を励振するための金属電極が形成されており、該金属電極の厚さは、漏洩弾性表面波の波長で規格ィヒした値で 0. 04以上であり、前記支持基板と前記圧電基板とは接着剤を介して又は直接的に接合されたものであることを特徴とする複合圧電基板。

[2] 請求項 1に記載の複合圧電基板にお！ヽて、前記支持基板は Si基板、石英基板、あるいはセラミックスを主成分とする基板であることを特徴とする複合圧電基板。

[3] 請求項 1又は請求項 2に記載の複合圧電基板において、前記圧電基板は 35° 士 35° 回転 Yカット LiNbO基板又は LiTaO基板であることを特徴とする複合圧電基

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板。

[4] 請求項 1乃至請求項 3のヽずれか一項に記載の複合圧電基板にお!ヽて、前記圧電基板の表面に前記金属電極を覆うように SiO N層（但し 0. 01 <x< 0. 5)が形成されており、該 SiO N層の厚さは、漏洩弾性表面波の波長で規格化した値で 0 . 1以下であることを特徴とする複合圧電基板。

[5] 請求項 1乃至請求項 4の、ずれか一項に記載の複合圧電基板にお!、て、前記支持基板と圧電基板とは、波長 200nm以下の短波 UV光及びオゾンにより処理した後、直接的に接合されたものであることを特徴とする複合圧電基板。