WO2018180418A1 - 積層体およびｓａｗデバイス - Google Patents

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慶一郎 下司
遼太 山口
長谷川　幹人
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住友電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a laminate and a SAW device.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-060774 filed on Mar. 27, 2017, and incorporates all the description content described in the above Japanese application.
  • a SAW device Surface Acoustic Wave Device
  • the SAW device has a function of taking out only an electric signal having a desired frequency from among inputted electric signals.
  • the SAW device has a structure in which electrodes are formed on a piezoelectric substrate.
  • the piezoelectric substrate is disposed on a base substrate made of a material with high heat dissipation.
  • a substrate made of single crystal sapphire As the base substrate, for example, a substrate made of single crystal sapphire can be adopted.
  • a substrate made of single crystal sapphire is employed as the base substrate, there is a problem that the manufacturing cost of the SAW device increases.
  • a ceramic substrate made of polycrystalline spinel is used as a base substrate, and a piezoelectric substrate and a ceramic substrate with reduced surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) are combined by van der Waals force.
  • SAW devices have been proposed. Thereby, the manufacturing cost of a SAW device can be suppressed (for example, refer patent document 1).
  • the laminated body of the present disclosure is composed of a polycrystalline ceramic, and has a ceramic substrate having a support main surface, a piezoelectric substrate that is bonded to the support main surface by a van der Waals force at a coupling main surface, and is formed of a piezoelectric body Is provided.
  • the ceramic substrate includes a support main surface amorphous layer formed to include the support main surface.
  • the piezoelectric substrate includes a bonding main surface amorphous layer formed to include the bonding main surface. The thickness of the supporting main surface amorphous layer is smaller than the thickness of the bonding main surface amorphous layer.
  • an object of the present disclosure is to provide a laminate in which a piezoelectric substrate and a ceramic substrate are bonded with a sufficient bonding force, and a SAW device including the laminate.
  • the laminate of the present disclosure it is possible to provide a laminate in which the piezoelectric substrate and the ceramic substrate are bonded with a sufficient bonding force.
  • the laminate of the present application includes a ceramic substrate made of polycrystalline ceramic and having a support main surface, and a piezoelectric substrate made of a piezoelectric material that is bonded to the support main surface by a van der Waals force on the connection main surface.
  • the ceramic substrate includes a support main surface amorphous layer formed to include the support main surface.
  • the piezoelectric substrate includes a bonding main surface amorphous layer formed to include the bonding main surface. The thickness of the supporting main surface amorphous layer is smaller than the thickness of the bonding main surface amorphous layer.
  • the van der Waals force is formed between the supporting main surface of the ceramic substrate and the bonding main surface of the piezoelectric substrate in a state where an amorphous layer having a smaller thickness than the piezoelectric substrate side is formed on the ceramic substrate side.
  • the van der Waals force is reduced by reducing the thickness of the amorphous layer formed on the ceramic substrate side made of the polycrystal compared to the piezoelectric substrate side made of the piezoelectric material that is a single crystal.
  • the bond strength due to can be increased. This can be considered for the following reasons, for example.
  • a large number of crystal planes having different plane orientations are exposed on the main surface of the polycrystalline ceramic substrate. The characteristics of the crystal plane vary depending on the plane orientation.
  • the support main surface amorphous layer may have a thickness of 0.3 nm to 3.0 nm.
  • the thickness of the supporting main surface amorphous layer is more preferably 0.5 nm or more.
  • the thickness of the support main surface amorphous layer is more preferably 2.0 nm or less.
  • the thickness of the bonding main surface amorphous layer may be not less than 0.5 nm and not more than 5.0 nm.
  • the thickness of the bonding main surface amorphous layer By setting the thickness of the bonding main surface amorphous layer to 0.5 nm or more, it becomes easy to form an amorphous layer uniformly on the bonding main surface.
  • the thickness of the bonding main surface amorphous layer By setting the thickness of the bonding main surface amorphous layer to 5.0 nm or less, it becomes easy to ensure the flatness of the bonding main surface.
  • the thickness of the bonded main surface amorphous layer is more preferably 1.2 nm or more.
  • the thickness of the bonding main surface amorphous layer is more preferably 3.0 nm or less.
  • the ceramic substrate is made of spinel (MgAl 2 O 4 ), alumina (Al 2 O 3 ), magnesia (MgO), silica (SiO 2 ), mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ), cordierite ( 1 selected from the group consisting of 2MgO ⁇ 2Al 2 O 3 ⁇ 5SiO 2 ), calcia (CaO), titania (TiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum nitride (AlN) and silicon carbide (SiC). You may be comprised from the material of a seed
  • the piezoelectric substrate may be made of lithium tantalate (LiTaO 3 ) or lithium niobate (LiNbO 3 ). These materials are suitable as materials constituting the piezoelectric substrate of the present application.
  • the SAW device of the present application includes the laminate of the present application and an electrode formed on the main surface of the piezoelectric substrate opposite to the ceramic substrate.
  • the SAW device of the present application includes the laminate of the present application in which a piezoelectric substrate and a ceramic substrate made of polycrystalline ceramic are bonded with a sufficient bonding force. Therefore, it is possible to provide a SAW device in which the piezoelectric substrate and the ceramic substrate are bonded with a sufficient bonding force.
  • the laminated body 1 in the present embodiment includes a base substrate 10 and a piezoelectric substrate 20 as ceramic substrates.
  • the piezoelectric substrate 20 is made of a single crystal piezoelectric material such as single crystal lithium tantalate or single crystal lithium niobate.
  • the base substrate 10 is made of one or more materials selected from the group consisting of spinel, alumina, magnesia, silica, mullite, cordierite, calcia, titania, silicon nitride, aluminum nitride and silicon carbide, preferably any one material. Made of polycrystalline ceramic.
  • the base substrate 10 has a support main surface 11.
  • the piezoelectric substrate 20 has an exposed main surface 21 that is one main surface and a coupling main surface 22 that is a main surface opposite to the exposed main surface 21.
  • the piezoelectric substrate 20 is disposed so as to be in contact with the support main surface 11 of the base substrate 10 at the coupling main surface 22.
  • the base substrate 10 and the piezoelectric substrate 20 are coupled by van der Waals force.
  • base substrate 10 includes a support main surface amorphous layer 19 formed to include support main surface 11.
  • the piezoelectric substrate 20 includes a bonding main surface amorphous layer 29 formed so as to include the bonding main surface 22.
  • the thickness t 1 of the supporting main surface amorphous layer 19 is smaller than the thickness t 2 of the bonding main surface amorphous layer 29.
  • the thickness t 1 of the supporting main surface amorphous layer 19 that is an amorphous layer on the base substrate 10 side is smaller than the thickness t 2 of the bonding main surface amorphous layer 29 that is an amorphous layer on the piezoelectric substrate 20 side. It has become. As a result, in the laminate 1, the bonding strength by the van der Waals force between the base substrate 10 and the piezoelectric substrate 20 is improved.
  • the thickness t 1 of the supporting main surface amorphous layer 19 is preferably 0.3 nm or more and 3.0 nm or less. By setting the thickness t 1 of the support main surface amorphous layer 19 to 0.3 nm or more, it becomes easy to form an amorphous layer uniformly on the support main surface 11. By setting the thickness t 1 of the support main surface amorphous layer 19 to 3.0 nm or less, it becomes easy to ensure the flatness of the support main surface 11.
  • the thickness t 2 of the coupling main surface amorphous layer 29 is 0.5nm or 5.0nm or less.
  • the thickness t 2 of the bonding main surface amorphous layer 29 is 0.5nm or 5.0nm or less.
  • a substrate preparation step is first performed as a step (S10).
  • this step (S10) referring to FIG. 4, one or more materials selected from the group consisting of spinel, alumina, magnesia, silica, mullite, cordierite, calcia, titania, silicon nitride, aluminum nitride and silicon carbide
  • a base substrate 10 made of a polycrystalline ceramic is prepared.
  • a base substrate 10 made of a polycrystalline ceramic composed of any one material selected from the above group is prepared.
  • the base substrate 10 made of polycrystalline spinel when the base substrate 10 made of polycrystalline spinel is prepared, a magnesia powder and an alumina powder are mixed to prepare a raw material powder, and a molded body is manufactured by molding.
  • the molded body can be manufactured by performing CIP (Cold Isostatic Press) after preforming, for example, by press molding.
  • CIP Cold Isostatic Press
  • a sintering process is implemented with respect to a molded object.
  • the sintering treatment can be performed by a method such as vacuum sintering or HIP (Hot Isostatic Press). Thereby, the sintered compact which consists of a polycrystalline spinel is obtained.
  • the base substrate 10 having a desired shape (thickness) is obtained by performing dicing on the sintered body (see FIG. 4).
  • a piezoelectric substrate 20 made of a single crystal piezoelectric material such as single crystal lithium tantalate or single crystal lithium niobate is prepared with reference to FIG.
  • the piezoelectric substrate 20 is prepared by slicing, for example, a single crystal of lithium tantalate or lithium niobate (see FIG. 4).
  • a polishing step is performed as a step (S20).
  • a polishing process is performed on support main surface 11 of base substrate 10 and bonding main surface 22 of piezoelectric substrate 20 prepared in step (S10).
  • the polishing treatment includes, for example, rough polishing, normal polishing, and finish polishing.
  • an amorphous layer forming step is performed as a step (S30).
  • the supporting main surface amorphous layer 19 and the bonding main surface amorphous layer 29 are formed on the base substrate 10 and the piezoelectric substrate 20 polished in the step (S20), respectively.
  • base substrate 10 and piezoelectric substrate 20 are cleaned and dried, then inserted into the chamber, and the pressure in the chamber is reduced.
  • the pressure in the chamber is, for example, about 10 ⁇ 6 Pa.
  • an Ar (argon) beam is irradiated to the support main surface 11 and the coupling main surface 22.
  • the Ar beam is irradiated so that the thickness t 1 of the supporting main surface amorphous layer 19 is smaller than the thickness t 2 of the bonding main surface amorphous layer 29.
  • a bonding step is performed as a step (S40).
  • the base substrate 10 with the amorphous layer formed on the main surface in the step (S30) and the piezoelectric substrate 20 are bonded together.
  • base substrate 10 and piezoelectric substrate 20 are in contact with each other so that coupling main surface 22 of piezoelectric substrate 20 and support main surface 11 of base substrate 10 are in contact with each other. It is pasted together.
  • the base substrate 10 and the piezoelectric substrate 20 are coupled by van der Waals force.
  • the laminated body 1 of this Embodiment is obtained.
  • the thickness t 1 of the supporting main surface amorphous layer 19 is smaller than the thickness t 2 of the bonding main surface amorphous layer 29.
  • a thickness reduction process is implemented as process (S50) following process (S40).
  • processing for reducing the thickness of piezoelectric substrate 20 of laminate 1 obtained in step (S40) is performed. Specifically, for example, a grinding process is performed on the exposed main surface 21 of the piezoelectric substrate 20. Thereby, the thickness of the piezoelectric substrate 20 is reduced to a thickness suitable for the SAW device.
  • an electrode forming step is performed as a step (S60).
  • this step (S60) referring to FIG. 5 to FIG. 7, comb-shaped electrodes are formed on the exposed main surface 21 of the piezoelectric substrate 20.
  • 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
  • a conductor film made of a conductor such as Al is formed on exposed main surface 21 of piezoelectric substrate 20 that has been adjusted to an appropriate thickness in step (S50). It is formed.
  • the conductor film can be formed, for example, by sputtering.
  • FIGS. 6 and 7 show regions corresponding to the pair of input side electrode 30 and output side electrode 40.
  • the distance between the interdigital electrodes of the input side electrode 30 and the output side electrode 40 can be determined as appropriate according to the frequency of the signal to be output.
  • a chip forming process is performed as a process (S70).
  • the laminated body 1 in which a plurality of pairs of the input side electrode 30 and the output side electrode 40 are formed is cut in the thickness direction, whereby a pair of the input side electrode 30 and the output side electrode A plurality of chips including 40 are separated.
  • the input-side wiring 51 and the output-side wiring 61 are formed on the chip manufactured in the step (S70), whereby the SAW device 100 (SAW in the first embodiment) is formed. Filter) is completed.
  • SAW device 100 includes laminated body 1 including base substrate 10 and piezoelectric substrate 20 bonded by van der Waals force, and exposed main surface 21 of piezoelectric substrate 20.
  • the input side electrode 30 and the output side electrode 40 which are electrodes having a pair of comb teeth formed so as to be in contact with each other, the input side wiring 51 connected to the input side electrode 30, and the output side electrode 40
  • the output side wiring 61 connected is provided.
  • the input side electrode 30 includes a first portion 31 and a second portion 32.
  • the first portion 31 includes a linear base portion 31A and a plurality of linear protruding portions 31B protruding from the base portion 31A in a direction perpendicular to the extending direction of the base portion 31A.
  • the second portion 32 protrudes from the base portion 32A in a direction perpendicular to the extending direction of the base portion 32A, and enters between the adjacent protruding portions 31B.
  • the linear base portion 32A extends in parallel with the base portion 31A.
  • a plurality of linear protrusions 32B are arranged at a predetermined fixed interval.
  • the output side electrode 40 includes a first portion 41 and a second portion 42.
  • the first portion 41 includes a linear base portion 41A and a plurality of linear protrusion portions 41B protruding from the base portion 41A in a direction perpendicular to the extending direction of the base portion 41A.
  • the second portion 42 protrudes from the base portion 42A in a direction perpendicular to the extending direction of the base portion 42A, and enters between the adjacent protruding portions 41B.
  • the linear base portion 42A extends in parallel with the base portion 41A. And a plurality of linear protrusions 42B.
  • the protrusion 41B and the protrusion 42B are arranged at a predetermined constant interval.
  • the input side electrode 30 and the output side electrode 40 have a comb-teeth shape as shown in FIG. 1, and the interval between the protruding portion 31B and the protruding portion 32B and the interval between the protruding portion 41B and the protruding portion 42B. Is constant.
  • the region where the electrode is formed on the exposed main surface 21 of the piezoelectric substrate 20 exists at a predetermined cycle (electrode cycle). Therefore, the surface acoustic wave generated by the input signal is most strongly excited when the wavelength matches the electrode period, and attenuates as the deviation from the electrode period increases. As a result, only a signal having a wavelength close to the electrode period is output via the output side electrode 40 and the output side wiring 61.
  • the temperature of the piezoelectric substrate 20 rises.
  • the base substrate 10 made of a material with high heat dissipation is disposed in contact with the piezoelectric substrate 20. Therefore, the SAW device 100 has high reliability. Furthermore, in the SAW device 100 of the present embodiment, the piezoelectric substrate 20 and the base substrate 10 are bonded with a sufficient bonding force. Therefore, the SAW device 100 is a highly reliable device.
  • the laminate 1 was manufactured by carrying out the steps (S10) to (S40) of the above embodiment, and an experiment was conducted to confirm the bonding strength between the base substrate 10 (ceramic substrate) and the piezoelectric substrate 20. Specifically, in step (S10), a base substrate 10 made of polycrystalline spinel and a piezoelectric substrate 20 made of single-crystal lithium tantalate are prepared, and (S20) to (S40) are carried out to perform laminate 1 Was made. Two types of laminates 1 were produced by changing the Ar beam irradiation conditions in the step (S30) (sample A and sample B).
  • the bonding strength between the base substrate 10 and the piezoelectric substrate 20 was confirmed by a crack opening method. Further, for each of Sample A and Sample B, the laminate 1 is cut in the thickness direction of the substrate, and the vicinity of the bonding interface is observed with a STEM (Scanning Transmission Electron Microscope), and the supporting main surface amorphous layer 19 and the bonding main surface amorphous layer The thickness of 29 was measured. The thicknesses of the supporting main surface amorphous layer 19 and the bonding main surface amorphous layer 29 were measured for each of the five fields of view for each of Sample A and Sample B. The experimental results are shown in Tables 1 and 2.
  • Tables 1 and 2 show the experimental results for Sample A and Sample B, respectively.
  • the thickness of supporting main surface amorphous layer 19 is smaller than the thickness of bonding main surface amorphous layer 29. More specifically, the thickness of the supporting main surface amorphous layer 19 is 1 ⁇ 2 or less of the thickness of the bonding main surface amorphous layer 29.
  • the thickness of the supporting main surface amorphous layer was 0.3 nm to 3.0 nm, and the thickness of the bonding main surface amorphous layer was 0.5 nm to 5.0 nm. As a result of the investigation of the bond strength, it was confirmed that both sample A and sample B have sufficient bond strength.

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Abstract

積層体は、多結晶セラミックから構成され、支持主面を有するセラミック基板と、支持主面に対して結合主面においてファンデルワールス力により結合され、圧電体からなる圧電体基板と、を備える。セラミック基板は、支持主面を含むように形成される支持主面アモルファス層を含む。圧電体基板は、結合主面を含むように形成される結合主面アモルファス層を含む。支持主面アモルファス層の厚みは、結合主面アモルファス層の厚みよりも小さい。

Description

積層体およびＳＡＷデバイス
　本発明は積層体およびＳＡＷデバイスに関するものである。
　本出願は、２０１７年３月２７日出願の日本出願第２０１７－０６０７７４号に基づく優先権を主張し、上記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　携帯電話機などの通信機器の内部には、電気信号に含まれるノイズを除去する目的で、ＳＡＷデバイス（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｗａｖｅ　Ｄｅｖｉｃｅ；表面弾性波素子）が配置される。ＳＡＷデバイスは、入力された電気信号のうち、所望の周波数の電気信号のみを取り出す機能を有する。ＳＡＷデバイスは、圧電体基板上に電極が形成された構造を有する。そして、使用時の放熱を目的として、圧電体基板は放熱性の高い材料からなるベース基板上に配置される。
　ベース基板としては、たとえば単結晶サファイアからなる基板を採用することができる。しかし、単結晶サファイアからなる基板をベース基板として採用すると、ＳＡＷデバイスの製造コストが上昇するという問題がある。これに対し、ベース基板として多結晶スピネルからなるセラミック基板を採用し、圧電体基板と表面粗さＲａ（算術平均粗さ）を低減したセラミック基板とをファンデルワールス力により結合させた構造を有するＳＡＷデバイスが提案されている。これにより、ＳＡＷデバイスの製造コストを抑制することができる（たとえば、特許文献１参照）。
特開２０１１－６６８１８号公報
　本開示の積層体は、多結晶セラミックから構成され、支持主面を有するセラミック基板と、支持主面に対して結合主面においてファンデルワールス力により結合され、圧電体からなる圧電体基板と、を備える。セラミック基板は、支持主面を含むように形成される支持主面アモルファス層を含む。圧電体基板は、結合主面を含むように形成される結合主面アモルファス層を含む。そして、支持主面アモルファス層の厚みは、結合主面アモルファス層の厚みよりも小さい。
セラミック基板および圧電体基板を含む積層体の構造を示す概略断面図である。 セラミック基板と圧電体基板との界面付近の構造を示す概略断面図である。 積層体およびＳＡＷデバイスの製造方法の概略を示すフローチャートである。 積層体およびＳＡＷデバイスの製造方法を説明するための概略断面図である。 積層体およびＳＡＷデバイスの製造方法を説明するための概略断面図である。 積層体およびＳＡＷデバイスの製造方法を説明するための概略断面図である。 積層体およびＳＡＷデバイスの製造方法を説明するための概略図である。 ＳＡＷデバイスの構造を示す概略図である。
［本開示が解決しようとする課題］
　従来の積層体においては、圧電体基板とセラミック基板との結合力が不十分となる場合がある。そこで、本開示は、圧電体基板とセラミック基板とが十分な結合力で結合した積層体、および当該積層体を含むＳＡＷデバイスを提供することを目的の１つとする。
［本開示の効果］
　本開示の積層体によれば、圧電体基板とセラミック基板とが十分な結合力で結合した積層体を提供することができる。
　［本願発明の実施形態の説明］
　最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願の積層体は、多結晶セラミックから構成され、支持主面を有するセラミック基板と、支持主面に対して結合主面においてファンデルワールス力により結合され、圧電体からなる圧電体基板と、を備える。セラミック基板は、支持主面を含むように形成される支持主面アモルファス層を含む。圧電体基板は、結合主面を含むように形成される結合主面アモルファス層を含む。そして、支持主面アモルファス層の厚みは、結合主面アモルファス層の厚みよりも小さい。
　本願の積層体においては、圧電体基板側に比べて厚みの小さいアモルファス層がセラミック基板側に形成された状態で、セラミック基板の支持主面と圧電体基板の結合主面とがファンデルワールス力により結合されている。
　本発明者らの検討によれば、単結晶である圧電体からなる圧電体基板側に比べて多結晶からなるセラミック基板側に形成されるアモルファス層の厚みを小さくすることにより、ファンデルワールス力による結合強度を大きくすることができる。これは、たとえば以下のような理由によるものと考えることができる。多結晶からなるセラミック基板の主面には、面方位の異なる多数の結晶面が露出している。結晶面の特性は、面方位によって異なる。そのため、セラミック基板の主面に圧電体基板側以上の厚みを有するアモルファス層を形成すると、セラミック基板の主面内における特性のばらつきが大きくなり、圧電体基板との結合強度が低下する。セラミック基板側のアモルファス層の厚みを圧電体基板側のアモルファス層に比べて小さくすることにより、ファンデルワールス力による結合強度を向上させることができる。このように、本願の積層体によれば、圧電体基板とセラミック基板とが十分な結合力で結合した積層体を提供することができる。
　上記積層体において、支持主面アモルファス層の厚みは０．３ｎｍ以上３．０ｎｍ以下であってもよい。支持主面アモルファス層の厚みを０．３ｎｍ以上とすることにより、支持主面に均一にアモルファス層を形成することが容易となる。支持主面アモルファス層の厚みを３．０ｎｍ以下とすることにより、支持主面の平坦性を確保することが容易となる。より確実に均一なアモルファス層を形成する観点から、支持主面アモルファス層の厚みは０．５ｎｍ以上とすることがより好ましい。支持主面の平坦性をより確実に確保する観点から、支持主面アモルファス層の厚みは２．０ｎｍ以下とすることがより好ましい。
　上記積層体において、結合主面アモルファス層の厚みは０．５ｎｍ以上５．０ｎｍ以下であってもよい。結合主面アモルファス層の厚みを０．５ｎｍ以上とすることにより、結合主面に均一にアモルファス層を形成することが容易となる。結合主面アモルファス層の厚みを５．０ｎｍ以下とすることにより、結合主面の平坦性を確保することが容易となる。より確実に均一なアモルファス層を形成する観点から、結合主面アモルファス層の厚みは１．２ｎｍ以上とすることがより好ましい。結合主面の平坦性をより確実に確保する観点から、結合主面アモルファス層の厚みは３．０ｎｍ以下とすることがより好ましい。
　上記積層体において、セラミック基板は、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、マグネシア（ＭｇＯ）、シリカ（ＳｉＯ２）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、コージェライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）、カルシア（ＣａＯ）、チタニア（ＴｉＯ２）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）および炭化珪素（ＳｉＣ）からなる群から選択される１種以上の材料から構成されていてもよい。これらの材料は、本願のセラミック基板を構成する材料として好適である。
　上記積層体において、圧電体基板は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）またはニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）からなっていてもよい。これらの材料は、本願の圧電体基板を構成する材料として好適である。
　本願のＳＡＷデバイスは、上記本願の積層体と、圧電体基板のセラミック基板とは反対側の主面上に形成される電極と、を備える。
　本願のＳＡＷデバイスは、圧電体基板と多結晶セラミックからなるセラミック基板とが十分な結合力で結合した本願の積層体を含む。そのため、圧電体基板とセラミック基板とが十分な結合力で結合したＳＡＷデバイスを提供することができる。
　［本願発明の実施形態の詳細］
　次に、本発明にかかる積層体の一実施の形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
　図１を参照して、本実施の形態における積層体１は、セラミック基板としてのベース基板１０と圧電体基板２０とを備える。圧電体基板２０は、たとえば単結晶タンタル酸リチウム、単結晶ニオブ酸リチウムなどの単結晶の圧電体からなる。ベース基板１０は、スピネル、アルミナ、マグネシア、シリカ、ムライト、コージェライト、カルシア、チタニア、窒化珪素、窒化アルミニウムおよび炭化珪素からなる群から選択される一種以上、好ましくはいずれか１つの材料から構成される多結晶セラミックからなる。
　ベース基板１０は、支持主面１１を有する。圧電体基板２０は、一方の主面である露出主面２１と、露出主面２１とは反対側の主面である結合主面２２とを有する。圧電体基板２０は、ベース基板１０の支持主面１１に結合主面２２において接触するように配置される。ベース基板１０と圧電体基板２０とは、ファンデルワールス力により結合されている。
　図２を参照して、ベース基板１０は、支持主面１１を含むように形成される支持主面アモルファス層１９を含む。圧電体基板２０は、結合主面２２を含むように形成される結合主面アモルファス層２９を含む。そして、支持主面アモルファス層１９の厚みｔ１は、結合主面アモルファス層２９の厚みｔ２よりも小さい。
　積層体１においては、ベース基板１０側のアモルファス層である支持主面アモルファス層１９の厚みｔ１が圧電体基板２０側のアモルファス層である結合主面アモルファス層２９の厚みｔ２に比べて小さくなっている。その結果、積層体１においては、ベース基板１０と圧電体基板２０とのファンデルワールス力による結合強度が向上している。
　支持主面アモルファス層１９の厚みｔ１は０．３ｎｍ以上３．０ｎｍ以下であることが好ましい。支持主面アモルファス層１９の厚みｔ１を０．３ｎｍ以上とすることにより、支持主面１１に均一にアモルファス層を形成することが容易となる。支持主面アモルファス層１９の厚みｔ１を３．０ｎｍ以下とすることにより、支持主面１１の平坦性を確保することが容易となる。
　結合主面アモルファス層２９の厚みｔ２は０．５ｎｍ以上５．０ｎｍ以下であることが好ましい。結合主面アモルファス層２９の厚みｔ２を０．５ｎｍ以上とすることにより、結合主面２２に均一にアモルファス層を形成することが容易となる。結合主面アモルファス層２９の厚みｔ２の厚みを５．０ｎｍ以下とすることにより、結合主面２２の平坦性を確保することが容易となる。
　次に、本実施の形態における積層体１および積層体１を用いたＳＡＷデバイスの製造方法を説明する。図３を参照して、本実施の形態の積層体１およびＳＡＷデバイスの製造方法では、まず工程（Ｓ１０）として基板準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、図４を参照してスピネル、アルミナ、マグネシア、シリカ、ムライト、コージェライト、カルシア、チタニア、窒化珪素、窒化アルミニウムおよび炭化珪素からなる群から選択される１種以上の材料から構成される多結晶セラミックからなるベース基板１０が準備される。たとえば、上記群から選択されるいずれか１つの材料から構成される多結晶セラミックからなるベース基板１０が準備される。具体的には、たとえば多結晶スピネルからなるベース基板１０を準備する場合、マグネシア粉末とアルミナ粉末とを混合して原料粉末を準備し、成形することにより成形体を作製する。成形体は、たとえばプレス成形により予備成形を実施した後、ＣＩＰ（Ｃｏｌｄ　Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓ）を実施することにより作製することができる。次に、成形体に対して焼結処理を実施する。焼結処理は、たとえば真空焼結法、ＨＩＰ（Ｈｏｔ　Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓ）などの方法により実施することができる。これにより、多結晶スピネルからなる焼結体が得られる。その後、焼結体に対してダイシング加工を実施することにより、所望の形状（厚み）を有するベース基板１０が得られる（図４参照）。
　また、工程（Ｓ１０）では、図４を参照して単結晶タンタル酸リチウム、単結晶ニオブ酸リチウムなどの単結晶の圧電体からなる圧電体基板２０が準備される。圧電体基板２０は、たとえばタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムの単結晶がスライスされることにより準備される（図４参照）。
　次に、工程（Ｓ２０）として研磨工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、図４を参照して、工程（Ｓ１０）において準備されたベース基板１０の支持主面１１および圧電体基板２０の結合主面２２に対して研磨処理が実施される。研磨処理は、たとえば粗研磨、通常研磨、仕上げ研磨を含む。
　次に、工程（Ｓ３０）としてアモルファス層形成工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ２０）において研磨処理されたベース基板１０および圧電体基板２０に、それぞれ支持主面アモルファス層１９および結合主面アモルファス層２９が形成される。具体的には、図４を参照して、たとえばベース基板１０および圧電体基板２０が洗浄され、乾燥された後、チャンバ―内に挿入され、チャンバ―内が減圧される。チャンバ―内の圧力は、たとえば１０－６Ｐａ程度とされる。そして、図４において矢印で示されるように、支持主面１１および結合主面２２に対して、たとえばＡｒ（アルゴン）ビームが照射される。これにより、支持主面１１の近傍および結合主面２２の近傍における原子配列が乱され、支持主面アモルファス層１９および結合主面アモルファス層２９が形成される。本実施の形態においては、支持主面アモルファス層１９の厚みｔ１が結合主面アモルファス層２９の厚みｔ２よりも小さくなるように、Ａｒビームが照射される。
　次に、工程（Ｓ４０）として貼り合わせ工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ３０）において主面にアモルファス層が形成されたベース基板１０と圧電体基板２０とが貼り合わされる。具体的には、図４および図１を参照して、圧電体基板２０の結合主面２２とベース基板１０の支持主面１１とが接触するように、ベース基板１０と圧電体基板２０とが貼り合わされる。これにより、ベース基板１０と圧電体基板２０とは、ファンデルワールス力により結合する。その結果、本実施の形態の積層体１が得られる。
　ここで、本実施の形態においては、支持主面アモルファス層１９の厚みｔ１は、結合主面アモルファス層２９の厚みｔ２よりも小さい。その結果、上記積層体１の製造方法によれば、圧電体基板２０とベース基板１０とが十分な結合力で結合した積層体１が製造される。
　引き続き、積層体１を用いたＳＡＷデバイスの製造方法について説明する。図３を参照して、工程（Ｓ４０）に続いて、工程（Ｓ５０）として減厚工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、図１および図５を参照して、工程（Ｓ４０）において得られた積層体１の圧電体基板２０の厚みを小さくする加工が実施される。具体的には、たとえば圧電体基板２０の露出主面２１に対して研削処理が実施される。これにより、圧電体基板２０の厚みが、ＳＡＷデバイスに適した厚みにまで低減される。
　次に、工程（Ｓ６０）として電極形成工程が実施される。この工程（Ｓ６０）では、図５～図７を参照して、圧電体基板２０の露出主面２１に櫛歯型の電極が形成される。図６は、図７の線分ＶＩ－ＶＩに沿う断面図である。具体的には、図６および図７を参照して、工程（Ｓ５０）において適切な厚みに調整された圧電体基板２０の露出主面２１上に、Ａｌなどの導電体からなる導電体膜が形成される。導電体膜の形成は、たとえばスパッタリングにより実施することができる。その後、導電体膜上にレジストが塗布されてレジスト膜が形成された後、露光および現像が実施されることにより、所望の入力側電極３０および出力側電極４０の形状に対応する領域以外の領域に開口が形成される。そして、開口が形成されたレジスト膜をマスクとして用いて、たとえばウェットエッチングを実施することにより、図６および図７に示すように入力側電極３０と出力側電極４０とからなる対が複数形成される。なお、図６および図７は、一対の入力側電極３０および出力側電極４０に対応する領域を表している。入力側電極３０および出力側電極４０における櫛歯型電極の電極間隔は、出力すべき信号の周波数に応じて適宜決定することができる。
　次に、工程（Ｓ７０）としてチップ化工程が実施される。この工程（Ｓ７０）では、入力側電極３０と出力側電極４０とからなる対が複数形成された積層体１が厚さ方向に切断されることにより、１対の入力側電極３０および出力側電極４０を含む複数のチップに分離される。
　その後、図７および図８を参照して、工程（Ｓ７０）において作製されたチップに対して入力側配線５１および出力側配線６１が形成されることにより、実施の形態１におけるＳＡＷデバイス１００（ＳＡＷフィルタ）が完成する。
　図８を参照して、本実施の形態におけるＳＡＷデバイス１００は、ファンデルワールス力により結合されたベース基板１０と圧電体基板２０とを含む積層体１と、圧電体基板２０の露出主面２１上に接触するように形成された１対の櫛歯形状を有する電極である入力側電極３０および出力側電極４０と、入力側電極３０に接続された入力側配線５１と、出力側電極４０に接続された出力側配線６１とを備えている。
　入力側電極３０は、第１部分３１と第２部分３２とを含む。第１部分３１は、直線状のベース部３１Ａと、ベース部３１Ａの延在方向に垂直な方向にベース部３１Ａから突出する直線状の複数の突出部３１Ｂとを含む。第２部分３２は、ベース部３１Ａと平行に延在する直線状のベース部３２Ａと、ベース部３２Ａの延在方向に垂直な方向にベース部３２Ａから突出し、隣り合う突出部３１Ｂの間に進入する直線状の複数の突出部３２Ｂとを含む。突出部３１Ｂと突出部３２Ｂとは、予め定められた一定の間隔をおいて配置される。
　出力側電極４０は、第１部分４１と第２部分４２とを含む。第１部分４１は、直線状のベース部４１Ａと、ベース部４１Ａの延在方向に垂直な方向にベース部４１Ａから突出する直線状の複数の突出部４１Ｂとを含む。第２部分４２は、ベース部４１Ａと平行に延在する直線状のベース部４２Ａと、ベース部４２Ａの延在方向に垂直な方向にベース部４２Ａから突出し、隣り合う突出部４１Ｂの間に進入する直線状の複数の突出部４２Ｂとを含む。突出部４１Ｂと突出部４２Ｂとは、予め定められた一定の間隔をおいて配置される。
　入力側配線５１から入力側電極３０に入力信号である交流電圧が印加されると、圧電効果により圧電体基板２０の露出主面２１（表面）に弾性表面波が生じ、出力側電極４０側に伝達される。このとき、入力側電極３０および出力側電極４０は図１に示すように櫛歯形状を有しており、突出部３１Ｂと突出部３２Ｂとの間隔、および突出部４１Ｂと突出部４２Ｂとの間隔は一定である。したがって、入力側電極３０から出力側電極４０に向かう方向において、圧電体基板２０の露出主面２１のうち電極が形成された領域は所定の周期（電極周期）で存在する。そのため、入力信号により発生した弾性表面波は、その波長が電極周期に一致する場合に最も強く励振され、電極周期とのずれが大きいほど減衰する。その結果、電極周期に近い波長の信号のみが出力側電極４０および出力側配線６１を介して出力される。
　ここで、上記動作において、圧電体基板２０の温度が上昇する。本実施の形態のＳＡＷデバイス１００においては、圧電体基板２０に、放熱性の高い材料からなるベース基板１０が接触するように配置されている。そのため、ＳＡＷデバイス１００は高い信頼性を有している。さらに、本実施の形態のＳＡＷデバイス１００においては、圧電体基板２０とベース基板１０とが十分な結合力で結合している。そのため、ＳＡＷデバイス１００は高い信頼性を有するデバイスとなっている。
　上記実施の形態の工程（Ｓ１０）～（Ｓ４０）を実施することにより積層体１を作製し、ベース基板１０（セラミック基板）と圧電体基板２０との結合強度を確認する実験を行った。具体的には、工程（Ｓ１０）において多結晶スピネルからなるベース基板１０と単結晶タンタル酸リチウムからなる圧電体基板２０とを準備し、（Ｓ２０）～（Ｓ４０）を実施することにより積層体１を作製した。積層体１は、工程（Ｓ３０）におけるＡｒビームの照射条件を変えて２種類作製した（サンプルＡおよびサンプルＢ）。
　そして、サンプルＡおよびサンプルＢのそれぞれについて、ベース基板１０と圧電体基板２０との結合強度をクラックオープニング法により確認した。また、サンプルＡおよびサンプルＢのそれぞれについて、積層体１を基板の厚み方向に切断し、接合界面付近をＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により観察して支持主面アモルファス層１９および結合主面アモルファス層２９の厚みを測定した。支持主面アモルファス層１９および結合主面アモルファス層２９の厚みの測定は、サンプルＡおよびサンプルＢのそれぞれについて、５視野ずつ実施した。実験結果を表１および表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 　表１および表２は、それぞれサンプルＡおよびサンプルＢについての実験結果である。表１および表２を参照して、サンプルＡおよびサンプルＢともに、支持主面アモルファス層１９の厚みは結合主面アモルファス層２９の厚みよりも小さくなっている。より具体的には、支持主面アモルファス層１９の厚みは、結合主面アモルファス層２９の厚みの１／２以下となっている。また、サンプルＡおよびサンプルＢともに、支持主面アモルファス層の厚みは０．３ｎｍ以上３．０ｎｍ以下、結合主面アモルファス層の厚みは０．５ｎｍ以上５．０ｎｍ以下であった。そして、結合強度の調査の結果、サンプルＡおよびサンプルＢともに、十分な結合強度を有していることが確認された。一方、別途作製した支持主面アモルファス層１９の厚みが結合主面アモルファス層２９の厚みよりも大きいサンプルでは、十分な結合強度が得られなかった。以上の実験結果から、本願の積層体によれば、圧電体基板とセラミック基板（ベース基板）とが十分な結合力で結合した積層体を提供することができることが確認される。
　今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって規定され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１　積層体、１０　ベース基板、１１　支持主面
１９　支持主面アモルファス層、２０　圧電体基板
２１　露出主面、２２　結合主面、２９　結合主面アモルファス層
３０　入力側電極、３１　第１部分、３１Ａ　ベース部、３１Ｂ　突出部
３２　第２部分、３２Ａ　ベース部、３２Ｂ　突出部
４０　出力側電極、４１　第１部分、４１Ａ　ベース部、４１Ｂ　突出部
４２　第２部分、４２Ａ　ベース部、４２Ｂ　突出部
５１　入力側配線、６１　出力側配線、１００　ＳＡＷデバイス

Claims (6)

  1. 　多結晶セラミックから構成され、支持主面を有するセラミック基板と、
    　前記支持主面に対して結合主面においてファンデルワールス力により結合され、圧電体からなる圧電体基板と、を備え、
    　前記セラミック基板は、前記支持主面を含むように形成される支持主面アモルファス層を含み、
    　前記圧電体基板は、前記結合主面を含むように形成される結合主面アモルファス層を含み、
    　前記支持主面アモルファス層の厚みは、前記結合主面アモルファス層の厚みよりも小さい、積層体。
  2. 　前記支持主面アモルファス層の厚みは０．３ｎｍ以上３．０ｎｍ以下である、請求項１に記載の積層体。
  3. 　前記結合主面アモルファス層の厚みは０．５ｎｍ以上５．０ｎｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の積層体。
  4. 　前記セラミック基板は、スピネル、アルミナ、マグネシア、シリカ、ムライト、コージェライト、カルシア、チタニア、窒化珪素、窒化アルミニウムおよび炭化珪素からなる群から選択される１種以上の材料から構成される、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の積層体。
  5. 　前記圧電体基板は、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムからなる、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の積層体。
  6. 　請求項１～請求項５に記載の積層体と、
    　前記圧電体基板の前記セラミック基板とは反対側の主面上に形成される電極と、を備えるＳＡＷデバイス。
     
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