WO2022168498A1 - 複合基板、弾性表面波素子および複合基板の製造方法 - Google Patents

複合基板、弾性表面波素子および複合基板の製造方法 Download PDF

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WO2022168498A1
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composite substrate
impedance
piezoelectric
substrate
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岳士 山本
圭一郎 浅井
直輝 藤田
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日本碍子株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a composite substrate, a surface acoustic wave device, and a method for manufacturing a composite substrate.
  • SAW filters using surface acoustic waves
  • This SAW filter has a structure in which electrodes and the like are formed on a composite substrate having a piezoelectric layer (see Patent Document 1, for example).
  • the composite substrate is also required to have durability (for example, durability during processing).
  • the main purpose of the present invention is to provide a composite substrate with excellent durability while confining elastic wave energy in the piezoelectric layer.
  • a composite substrate according to an embodiment of the present invention has a piezoelectric layer and a reflective layer disposed on the back side of the piezoelectric layer and including a low-impedance layer containing silicon oxide and a high-impedance layer.
  • a modified layer is formed on the side edge, and the density of the low impedance layer is 2.15 g/cm 3 or more.
  • the modified layer has a thickness of 0.3 nm or more.
  • the modified layer has a thickness of 4.5 nm or less.
  • the modified layer contains an amorphous body.
  • the content of silicon atoms in the modified layer is less than 10 atom %.
  • the high impedance layer contains at least one selected from the group consisting of hafnium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide and aluminum oxide.
  • each of the high impedance layer and the low impedance layer has a thickness of 0.01 ⁇ m to 1 ⁇ m.
  • the high impedance layers and the low impedance layers are alternately laminated.
  • the composite substrate has a support substrate arranged on the back side of the reflective layer.
  • the composite substrate has a bonding layer arranged between the reflective layer and the support substrate.
  • a surface acoustic wave device includes the above composite substrate.
  • a method for manufacturing a composite substrate comprises: forming a modified layer on an end portion of a piezoelectric substrate having a first main surface and a second main surface facing each other on the side of the first main surface; forming a low impedance layer containing silicon oxide and having a density of 2.15 g/cm 3 or more on the surface side; depositing an impedance layer.
  • the modified layer has a thickness of 0.3 nm or more.
  • the modified layer has a thickness of 4.5 nm or less.
  • the manufacturing method further includes polishing the second main surface side surface of the piezoelectric substrate on which the low impedance layer and the high impedance layer are formed.
  • the present invention has a piezoelectric layer (piezoelectric substrate) and a reflective layer including a low-impedance layer having a predetermined density, and a modified layer is formed at the end of the piezoelectric layer (piezoelectric substrate).
  • a piezoelectric layer piezoelectric substrate
  • a reflective layer including a low-impedance layer having a predetermined density
  • a modified layer is formed at the end of the piezoelectric layer (piezoelectric substrate).
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a composite substrate according to one embodiment of the present invention
  • FIG. It is a figure which shows the example of a manufacturing process of the composite substrate which concerns on one embodiment.
  • FIG. 2B is a continuation of FIG. 2A
  • FIG. 2C is a continuation of FIG. 2B
  • FIG. 2C is a continuation of FIG. 2C
  • FIG. 2C is a continuation of FIG. 2D
  • 4 is a cross-sectional TEM image of the composite substrate (first silicon oxide layer) of Example 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional TEM image of the composite substrate (first silicon oxide layer) of Comparative Example 5.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a composite substrate according to one embodiment of the present invention.
  • the composite substrate 100 has a piezoelectric layer 10, a reflective layer 20 and a support substrate 30 in this order.
  • a modified layer 14 is formed at the end of the piezoelectric layer 10 on the side where the reflective layer 20 is arranged. By forming such a layer, a composite substrate having excellent durability can be obtained.
  • the reflective layer 20 includes a high impedance layer with relatively high acoustic impedance and a low impedance layer with relatively low acoustic impedance.
  • the reflective layer 20 is a laminate of a plurality of impedance layers.
  • the reflective layer 20 includes, from the piezoelectric layer 10 side, a low impedance layer 21, a high impedance layer 22, a low impedance layer 23, a high impedance layer 24, a low impedance layer 25, a high impedance layer 26, a low impedance layer 27 and a It has a high impedance layer 28 in this order.
  • the low impedance layer 21 is arranged closest to the piezoelectric layer 10 side. By arranging the reflective layer 20 having such a laminated structure, the energy of the elastic wave can be effectively confined to the piezoelectric layer 10 side.
  • the low-impedance layer closest to the piezoelectric layer 10 is sometimes referred to as the first low-impedance layer.
  • the reflective layer 20 is a laminate of a total of eight layers consisting of four high-impedance layers and four low-impedance layers, but the number of impedance layers included in the reflective layer is not limited to this.
  • the reflective layer may include at least one high-impedance layer and at least one low-impedance layer having different acoustic impedances.
  • the reflective layer has a multilayer structure of four or more layers.
  • composite substrate 100 may further have arbitrary layers.
  • the type/function, number, combination, arrangement, etc. of such layers can be appropriately set according to the purpose.
  • composite substrate 100 may have a bonding layer disposed between reflective layer 20 and support substrate 30 .
  • the composite substrate 100 can be manufactured in any suitable shape. In one embodiment, it can be manufactured in so-called wafer form.
  • the size of the composite substrate 100 can be appropriately set according to the purpose. For example, the wafer diameter is between 50 mm and 150 mm.
  • A-1. Piezoelectric Layer Any appropriate piezoelectric material can be used as a material constituting the piezoelectric layer.
  • piezoelectric material a single crystal with the composition LiAO 3 is preferably used.
  • A is one or more elements selected from the group consisting of niobium and tantalum.
  • LiAO 3 may be lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), or a lithium niobate-lithium tantalate solid solution.
  • the piezoelectric layer When the piezoelectric material is lithium tantalate, from the viewpoint of reducing propagation loss, the piezoelectric layer has a normal direction from the Y axis to the Z axis, centered on the X axis, which is the propagation direction of surface acoustic waves. It is preferable to use a direction rotated by 133° (eg, 128°).
  • the piezoelectric material is lithium niobate
  • the piezoelectric layer has a normal direction from the Y axis to the Z axis with the X axis being the propagation direction of the surface acoustic wave as the center. It is preferable to use a direction rotated by 114° (eg, 110°).
  • the thickness of the piezoelectric layer is, for example, 0.2 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the modified layer is made of, for example, an amorphous material and contains an element that constitutes the piezoelectric layer.
  • the modified layer contains tantalum (Ta) and oxygen (O).
  • the content of silicon atoms (Si) when the total of Ta, O, Si and Ar in the modified layer is 100 atom% may be less than 10 atom% and 5 atom% or less. There may be.
  • the composition of the modified layer can be determined by energy dispersive X-ray analysis (EDX).
  • the thickness of the modified layer is, for example, 0.3 nm or more, preferably 0.5 nm or more.
  • the thickness of the modified layer is, for example, 4.5 nm or less, preferably 4 nm or less. With such a thickness, a higher Q value can be achieved.
  • the reflective layer includes a high-impedance layer and a low-impedance layer with different acoustic impedances.
  • the acoustic impedance of the high impedance layer is relatively higher than the acoustic impedance of the low impedance layer.
  • the acoustic impedance of the material forming the high impedance layer is higher than the acoustic impedance of the material forming the low impedance layer.
  • a plurality of high-impedance layers included in the reflective layer may each have the same configuration (eg, material, thickness), or may have different configurations.
  • the plurality of low-impedance layers included in the reflective layer may each have the same configuration (eg, material, thickness, density) or may have different configurations.
  • Examples of materials that make up the high impedance layer include hafnium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, and aluminum oxide. Among these, hafnium oxide is preferably used. By using hafnium oxide, the energy of elastic waves can be more effectively confined on the piezoelectric layer side.
  • the thickness of the high impedance layer is, for example, 0.01 ⁇ m to 1 ⁇ m, preferably 20 nm to 500 nm, more preferably 100 nm to 300 nm.
  • a typical example of a material that constitutes the low impedance layer is silicon oxide.
  • the content of silicon oxide in the low impedance layer is, for example, 97% by weight or more.
  • the ratio of oxygen atoms to silicon atoms (O/Si) contained in the low impedance layer is, for example, 1.85 or more and 2.05 or less.
  • the composition of the low impedance layer can be confirmed by Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS). For analysis, a sample obtained by separately forming a low-impedance layer on a suitable substrate under the same conditions can be used.
  • the thickness of the low impedance layer is, for example, 0.01 ⁇ m to 1 ⁇ m, preferably 20 nm to 500 nm, more preferably 100 nm to 300 nm.
  • the density of the low impedance layer is 2.15 g/cm 3 or more.
  • the low impedance layer having such a density is a dense film, and the generation of structural defects such as nanopores can be suppressed.
  • an excellent reflective layer can be obtained and a high Q value can be achieved.
  • a high Q value can be secured even in combination with the modified layer.
  • the low impedance layer having such a density can contribute to improvement in adhesion to the piezoelectric layer.
  • a modified layer is easily formed in the adjacent layer (substrate), and a composite substrate having excellent durability can be obtained.
  • the density of the low impedance layer may be 2.2 g/cm 3 or higher, 2.25 g/cm 3 or higher, or 2.3 g/cm 3 or higher.
  • a composite substrate having excellent heat resistance can be obtained.
  • the composite substrate is subjected to processing that requires heat of 200° C. or higher, it is possible to suppress the occurrence of peeling within the composite substrate (specifically, peeling within the reflective layer). As a cause of such peeling, it is conceivable that the movement of moisture taken into the impedance layer (typically, the voids) becomes active due to heating.
  • the density of the low impedance layer is, for example, 2.5 g/cm 3 or less.
  • At least one low-impedance layer (for example, the first low-impedance layer) included in the reflective layer should satisfy the above density, but it is preferable that all the low-impedance layers included in the reflective layer satisfy the above density.
  • the density of the impedance layer can be obtained by X-ray reflectometry (XRR).
  • the impedance layer can be deposited by any appropriate method. For example, it can be deposited by sputtering, physical vapor deposition such as ion beam assisted deposition (IAD), chemical vapor deposition, or atomic layer deposition (ALD). Preferably, an IAD is employed. By employing IAD, a dense impedance layer can be deposited and the above density can be achieved well. In addition, when forming the first low impedance layer, the modified layer can be satisfactorily formed on the adjacent layer (substrate). For example, a modified layer having a desired thickness can be formed.
  • IAD ion beam assisted deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • the support substrate may be composed of a single crystal or may be composed of a polycrystal. Materials constituting the support substrate are preferably selected from the group consisting of silicon, sialon, sapphire, cordierite, mullite, glass, quartz, crystal and alumina.
  • the above silicon may be monocrystalline silicon, polycrystalline silicon, or high resistance silicon.
  • the sialon is a ceramic obtained by sintering a mixture of silicon nitride and alumina, and has a composition represented by, for example, Si 6-w Al w O w N 8-w .
  • sialon has a composition in which alumina is mixed in silicon nitride, and w in the formula indicates the mixing ratio of alumina.
  • w is preferably 0.5 or more and 4.0 or less.
  • the sapphire is a single crystal with a composition of Al 2 O 3 and the alumina is a polycrystal with a composition of Al 2 O 3 .
  • Alumina is preferably translucent alumina.
  • the cordierite is a ceramic having a composition of 2MgO.2Al 2 O 3.5SiO 2
  • the mullite has a composition in the range of 3Al 2 O 3.2SiO 2 to 2Al 2 O 3.SiO 2 . It is a ceramic with
  • the thermal expansion coefficient of the material forming the support substrate is preferably smaller than the thermal expansion coefficient of the material forming the piezoelectric layer.
  • Such a support substrate can suppress changes in the shape and size of the piezoelectric layer when temperature changes, and can suppress, for example, changes in the frequency characteristics of the obtained surface acoustic wave device.
  • the thickness of the support substrate is, for example, 100 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
  • the composite substrate may have a bonding layer.
  • materials forming the bonding layer include silicon oxide, silicon, tantalum oxide, niobium oxide, aluminum oxide, titanium oxide, and hafnium oxide.
  • the thickness of the bonding layer is, for example, 0.005 ⁇ m to 1 ⁇ m.
  • the bonding layer can be deposited by any appropriate method. Specifically, it can be formed by a method similar to the method for forming the impedance layer.
  • Manufacturing Method A method for manufacturing a composite substrate according to one embodiment of the present invention forms a modified layer on the end portion of the first main surface side of a piezoelectric substrate having a first main surface and a second main surface facing each other. forming a low-impedance layer containing silicon oxide on the first main surface side of the piezoelectric substrate; and forming a high-impedance layer on the first main surface side of the piezoelectric substrate on which the low-impedance layer is formed. including to do.
  • the composite substrate is obtained by forming the modified layer on the piezoelectric substrate, successively forming the impedance layers constituting the reflective layer, and directly connecting the piezoelectric substrate on which the reflective layer is formed and the support substrate. It can be obtained by joining.
  • the thickness of the piezoelectric substrate is, for example, 200 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
  • FIG. 2A to 2E are diagrams showing an example of a manufacturing process for a composite substrate according to one embodiment.
  • a modified layer 14 is formed on the end (upper end) on the first principal surface side of a piezoelectric substrate 12 having a first principal surface and a second principal surface facing each other, and a second 1 shows a state in which the film formation of the low impedance layer 21 is completed.
  • the modified layer 14 is preferably a layer formed by modifying the upper end portion of the piezoelectric substrate 12 .
  • Such a modified layer is formed, for example, by vapor-depositing a film-forming material on the piezoelectric substrate 12 while applying energy (for example, ion energy) to the film-forming material of the first low impedance layer 21 .
  • energy for example, ion energy
  • the impedance layers 22 to 28 are sequentially formed on the low impedance layer 21 to form the reflective layer 20 as shown in FIG. 2B.
  • the impedance layers 21 to 28 may be formed by the same method and conditions, or may be formed by different methods and conditions.
  • FIG. 2C shows a state in which the bonding layer 40 is formed on the reflective layer 20
  • FIG. 2D shows a step of directly bonding the piezoelectric substrate 12 on which the reflective layer 20 and the bonding layer 40 are formed and the support substrate 30.
  • the bonding surfaces are preferably activated by any appropriate activation treatment.
  • the activated surface of the bonding layer 40 and the activated surface of the supporting substrate 30 are brought into contact with each other and pressed to directly bond. do.
  • the composite substrate 110 shown in FIG. 2E is obtained.
  • the surface (lower surface) 12a on the second main surface side of the piezoelectric substrate 12 of the obtained composite substrate 110 is typically processed by grinding, polishing, or the like so as to form the piezoelectric layer with the desired thickness. be.
  • the composite substrate 110 can have excellent durability. For example, it can have excellent durability during processing such as grinding and polishing. Specifically, it is possible to suppress peeling of the composite substrate (specifically, peeling near the boundary between the piezoelectric substrate 12 and the low impedance layer 21) due to processing such as grinding and polishing. As a result, it is possible to obtain a high-quality composite substrate without peeling.
  • the surface of each layer is a flat surface.
  • the arithmetic mean roughness Ra of the surface of each layer is preferably 1 nm or less, more preferably 0.3 nm or less.
  • methods for flattening the surface of each layer include mirror polishing, lap polishing, and chemical mechanical polishing (CMP).
  • abrasive residue for example, abrasive residue, process-affected layer, and the like.
  • cleaning methods include wet cleaning, dry cleaning, and scrub cleaning.
  • scrub cleaning is preferred because it allows simple and efficient cleaning.
  • a cleaning agent for example, Sunwash series manufactured by Lion Corporation
  • a solvent for example, a mixed solution of acetone and isopropyl alcohol (IPA)
  • IPA isopropyl alcohol
  • the activation treatment is typically performed by irradiating a neutralizing beam.
  • an apparatus such as the apparatus described in JP-A-2014-086400 is used to generate a neutralizing beam, and the activation treatment is performed by irradiating this beam.
  • a saddle field fast atom beam source is used as the beam source, an inert gas such as argon or nitrogen is introduced into the chamber, and a high voltage is applied to the electrodes from a DC power supply. Electrons are moved by a saddle field type electric field generated between the electrode (positive electrode) and the housing (negative electrode), and a beam of atoms and ions is generated by the inert gas.
  • the ion beam is neutralized by the grid, so that a beam of neutral atoms is emitted from the fast atom beam source.
  • the voltage during activation by beam irradiation is preferably 0.5 kV to 2.0 kV, and the current during activation by beam irradiation is preferably 50 mA to 200 mA.
  • the contact and pressurization of the joint surfaces are preferably performed in a vacuum atmosphere.
  • the temperature at this time is typically room temperature. Specifically, the temperature is preferably 20° C. or higher and 40° C. or lower, more preferably 25° C. or higher and 30° C. or lower.
  • the applied pressure is preferably 100N to 20000N.
  • a surface acoustic wave device includes the composite substrate. According to the composite substrate, a high Q value can be achieved. Further, since the composite substrate is excellent in durability, for example, the surface acoustic wave element obtained by processing the composite substrate, such as formation of electrodes and the like, cutting, etc., is suppressed from being peeled off, cracked, and the like. Excellent quality.
  • Such a surface acoustic wave device is suitably used as a SAW filter for communication equipment such as mobile phones.
  • Example 1 A lithium tantalate (LT) substrate having an orientation flat (OF) portion and a diameter of 4 inches and a thickness of 250 ⁇ m (where X is the propagation direction of surface acoustic waves (SAW), and the cutting angle is 128° Y, which is a rotated Y-cut plate).
  • LT substrate for cut X propagation was prepared.
  • the surface of this LT substrate was mirror-polished so that the arithmetic mean roughness Ra was 0.3 nm.
  • the arithmetic mean roughness Ra is a value measured with an atomic force microscope (AFM) in a field of view of 10 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m.
  • AFM atomic force microscope
  • the film formation rate was 0.5 nm/sec.
  • a reflective layer as shown in FIG. 1 was formed.
  • a silicon oxide layer (thickness: 80-190 nm, arithmetic mean roughness Ra: 0.2-0.6 nm) was formed on the reflective layer.
  • the film was formed by a DC sputtering method using a boron-doped Si target.
  • oxygen gas was introduced as an oxygen source.
  • the total pressure and oxygen partial pressure of the atmosphere in the chamber were adjusted by adjusting the amount of oxygen gas introduced.
  • the surface of the silicon oxide layer was subjected to chemical mechanical polishing (CMP) to form a bonding layer (thickness: 50 nm, arithmetic mean roughness Ra: 0.08 to 0.4 nm).
  • a support substrate made of silicon having an OF portion and a diameter of 4 inches and a thickness of 500 ⁇ m was prepared.
  • the surface of this support substrate is subjected to chemical mechanical polishing (CMP) and has an arithmetic mean roughness Ra of 0.2 nm.
  • both substrates were placed in a vacuum chamber and evacuated to the order of 10 ⁇ 6 Pa, and then the surfaces of both substrates were subjected to high-speed An atomic beam (accelerating voltage of 1 kV, Ar flow rate of 27 sccm) was applied for 120 seconds. After the irradiation, the beam-irradiated surfaces of both substrates were overlapped, and a pressure of 10000 N was applied for 2 minutes to join the substrates. After that, the resulting joined body was heated at 100° C. for 20 hours.
  • An atomic beam accelerating voltage of 1 kV, Ar flow rate of 27 sccm
  • the back surface of the LT substrate of the bonded body was ground and polished from the original 250 ⁇ m to 0.5 ⁇ m to obtain a composite substrate having a piezoelectric layer with a thickness of 0.5 ⁇ m.
  • Examples 2 to 6 and Comparative Examples 1 to 5 A composite substrate was obtained in the same manner as in Example 1, except that the conditions for forming the first silicon oxide layer (thickness: 150 nm) by the IAD method were changed.
  • a fully automatic multi-purpose X-ray diffractometer (“SmartLab” manufactured by Rigaku), incident X-ray wavelength 0.15418 nm (CuK ⁇ ray), X-ray output 45 kV, 200 mA, measurement range (angle with sample surface) 0
  • the analysis was performed under conditions of 0.0 to 4.0° and a measurement step of 0.01°.
  • a substrate for example, a silicon substrate, a lithium niobate substrate, a lithium tantalate substrate
  • the density of the silicon oxide layer was obtained by classifying the substrate, the modified layer, and the silicon oxide layer into the three layers and analyzing them.
  • the analysis model is divided into two, the substrate and the silicon oxide layer. Density was determined. 3. Measurement of Q Value The frequency characteristics of the surface acoustic wave device obtained by forming comb-shaped electrodes on the surface of the piezoelectric layer of the composite substrate were measured using a network analyzer. The resonance frequency fr and its half width ⁇ fr were determined from the obtained frequency characteristics, and the Q value was calculated from fr/ ⁇ fr. 4. Durability For each example and comparative example, the durability was evaluated by observing under a microscope before and after grinding and polishing the back surface of the LT substrate to confirm whether or not the composite substrate was peeled off.
  • the modified layer was analyzed by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), Ta, O and a trace amount of Ar were detected.
  • a measurement sample (a silicon oxide layer formed on an LT substrate) was prepared under the same conditions as in Example 2, and the composition of the modified layer was analyzed using an atomic resolution analysis electron microscope (manufactured by JEOL, JEM-ARM200F Dual-X ) and an energy dispersive X-ray spectrometer (manufactured by JEOL, JED-2300), an acceleration voltage of 200 kV, a beam spot size of about 0.2 nm ⁇ , and STEM-EDX observation.
  • a composite substrate according to one embodiment of the present invention can be suitably used for a surface acoustic wave device.
  • piezoelectric layer 14 modified layer 20 reflective layer 21 low impedance layer 22 high impedance layer 23 low impedance layer 24 high impedance layer 25 low impedance layer 26 high impedance layer 27 low impedance layer 28 high impedance layer 30 support substrate 40 bonding layer 100 composite Substrate 110 Composite substrate

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Abstract

弾性波のエネルギーを圧電層に閉じ込めながら、耐久性に優れた複合基板を提供する。本発明の実施形態による複合基板は、圧電層と、前記圧電層の裏面側に配置され、酸化ケイ素を含む低インピーダンス層および高インピーダンス層を含む反射層と、を有し、前記圧電層の裏面側の端部に改質層が形成され、前記低インピーダンス層の密度は２．１５ｇ／ｃｍ３以上である。

Description

複合基板、弾性表面波素子および複合基板の製造方法
　本発明は、複合基板、弾性表面波素子および複合基板の製造方法に関する。
　携帯電話等の通信機器には、任意の周波数の電気信号を取り出すため、例えば、弾性表面波を利用したフィルタ（ＳＡＷフィルタ）が用いられている。このＳＡＷフィルタは、圧電層を有する複合基板上に電極等が形成された構造を有する（例えば、特許文献１を参照）。
　ところで、近年、情報通信機器の分野では、高周波数帯での通信への対応が求められており、上記ＳＡＷフィルタにおいては、上記圧電層から、弾性波の漏れが発生する場合がある。一方で、上記複合基板には、耐久性（例えば、加工時の耐久性）も求められている。
特開２０２０－１５０４８８号公報
　本発明の主たる目的は、弾性波のエネルギーを圧電層に閉じ込めながら、耐久性に優れた複合基板を提供することにある。
　本発明の実施形態による複合基板は、圧電層と、前記圧電層の裏面側に配置され、酸化ケイ素を含む低インピーダンス層および高インピーダンス層を含む反射層と、を有し、前記圧電層の裏面側の端部に改質層が形成され、前記低インピーダンス層の密度は２．１５ｇ／ｃｍ３以上である。
　１つの実施形態においては、上記改質層の厚みは０．３ｎｍ以上である。
　１つの実施形態においては、上記改質層の厚みは４．５ｎｍ以下である。
　１つの実施形態においては、上記改質層は非晶質体を含む。
　１つの実施形態においては、上記改質層のケイ素原子の含有量は１０ａｔｏｍ％未満である。
　１つの実施形態においては、上記高インピーダンス層は、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウムおよび酸化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つを含む。
　１つの実施形態においては、上記高インピーダンス層および上記低インピーダンス層の厚みは、それぞれ０．０１μｍ～１μｍである。
　１つの実施形態においては、上記反射層において、上記高インピーダンス層と上記低インピーダンス層とは交互に積層されている。
　１つの実施形態においては、上記複合基板は、上記反射層の裏面側に配置される支持基板を有する。
　１つの実施形態においては、上記複合基板は、上記反射層と上記支持基板との間に配置される接合層を有する。
　本発明の別の実施形態による弾性表面波素子は、上記複合基板を含む。
　本発明の別の局面によれば、複合基板の製造方法が提供される。この複合基板の製造方法は、互いに対向する第一主面および第二主面を有する圧電基板の前記第一主面側の端部に改質層を形成すること、前記圧電基板の第一主面側に、酸化ケイ素を含み、密度が２．１５ｇ／ｃｍ３以上の低インピーダンス層を成膜すること、および、前記低インピーダンス層が成膜された前記圧電基板の第一主面側に高インピーダンス層を成膜すること、を含む。
　１つの実施形態においては、上記改質層の厚みは０．３ｎｍ以上である。
　１つの実施形態においては、上記改質層の厚みは４．５ｎｍ以下である。
　１つの実施形態においては、上記製造方法は、上記低インピーダンス層および上記高インピーダンス層が成膜された上記圧電基板の第二主面側の表面を研磨することをさらに含む。
　本発明の実施形態によれば、圧電層（圧電基板）と所定の密度を有する低インピーダンス層を含む反射層とを有し、圧電層（圧電基板）の端部に改質層が形成されることにより、弾性波のエネルギーを圧電層に閉じ込めながら、耐久性に優れた複合基板を提供することができる。
本発明の１つの実施形態に係る複合基板の概略の構成を示す模式的な断面図である。 １つの実施形態に係る複合基板の製造工程例を示す図である。 図２Ａに続く図である。 図２Ｂに続く図である。 図２Ｃに続く図である。 図２Ｄに続く図である。 実施例２の複合基板（第一酸化ケイ素層）の断面ＴＥＭ像である。 比較例５の複合基板（第一酸化ケイ素層）の断面ＴＥＭ像である。
　以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
Ａ．複合基板
　図１は、本発明の１つの実施形態に係る複合基板の概略の構成を示す模式的な断面図である。複合基板１００は、圧電層１０、反射層２０および支持基板３０をこの順に有する。圧電層１０の反射層２０が配置される側の端部には、改質層１４が形成される。このような層が形成されていることにより、耐久性に優れた複合基板を得ることができる。反射層２０は、相対的に音響インピーダンスが高い高インピーダンス層と相対的に音響インピーダンスが低い低インピーダンス層とを含む。反射層２０は、複数のインピーダンス層の積層体であり、例えば、低インピーダンス層と高インピーダンス層とは交互に積層されている。図示例では、反射層２０は、圧電層１０側から、低インピーダンス層２１、高インピーダンス層２２、低インピーダンス層２３、高インピーダンス層２４、低インピーダンス層２５、高インピーダンス層２６、低インピーダンス層２７および高インピーダンス層２８を、この順に有する。反射層２０の各層のうち、低インピーダンス層２１が、最も圧電層１０側に配置されている。このような積層構造の反射層２０を配置させることにより、弾性波のエネルギーを圧電層１０側に効果的に閉じ込めることができる。なお、最も圧電層１０側に配置されている低インピーダンス層を、第一低インピーダンス層と称することがある。
　図示例では、反射層２０は４層の高インピーダンス層と４層の低インピーダンス層との計８層の積層体であるが、反射層に含まれるインピーダンス層の数はこれに限定されない。具体的には、反射層は、音響インピーダンスが異なる高インピーダンス層および低インピーダンス層をそれぞれ少なくとも１層ずつ含んでいればよい。好ましくは、反射層は、４層以上の多層構造を有する。
　図示しないが、複合基板１００は、任意の層をさらに有していてもよい。このような層の種類・機能、数、組み合わせ、配置等は、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、複合基板１００は、反射層２０と支持基板３０との間に配置される接合層を有していてもよい。
　複合基板１００は、任意の適切な形状で製造され得る。１つの実施形態においては、いわゆる、ウェハの形態で製造され得る。複合基板１００のサイズは、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、ウェハの直径は、５０ｍｍ～１５０ｍｍである。
Ａ－１．圧電層
　上記圧電層を構成する材料としては、任意の適切な圧電性材料が用いられ得る。圧電性材料としては、好ましくは、ＬｉＡＯ３の組成を有する単結晶が用いられる。ここで、Ａは、ニオブおよびタンタルからなる群から選択される一種以上の元素である。具体的には、ＬｉＡＯ３は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）であってもよく、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）であってもよく、ニオブ酸リチウム－タンタル酸リチウム固溶体であってもよい。
　圧電性材料がタンタル酸リチウムである場合、圧電層として、伝搬損失を小さくする観点から、弾性表面波の伝搬方向であるＸ軸を中心に、その法線方向がＹ軸からＺ軸に１２３～１３３°（例えば１２８°）回転した方向のものを用いることが好ましい。圧電性材料がニオブ酸リチウムである場合、圧電層として、伝搬損失を小さくする観点から、弾性表面波の伝搬方向であるＸ軸を中心に、その法線方向がＹ軸からＺ軸に９６～１１４°（例えば１１０°）回転した方向のものを用いることが好ましい。
　圧電層の厚みは、例えば０．２μｍ以上５μｍ以下である。
　上記改質層は、例えば、非晶質体で構成され、上記圧電層を構成する元素を含む。具体例として、圧電層がタンタル酸リチウムで構成される場合、改質層はタンタル（Ｔａ）および酸素（Ｏ）を含む。１つの実施形態においては、改質層のＴａ、Ｏ、ＳｉおよびＡｒの合計を１００ａｔｏｍ％としたときのケイ素原子（Ｓｉ）の含有量は、１０ａｔｏｍ％未満であってもよく、５ａｔｏｍ％以下であってもよい。改質層の組成は、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）により求めることができる。
　上記改質層の厚みは、例えば０．３ｎｍ以上であり、好ましくは０．５ｎｍ以上である。一方、改質層の厚みは、例えば４．５ｎｍ以下であり、好ましくは４ｎｍ以下である。このような厚みによれば、より高いＱ値を達成し得る。
Ａ－２．反射層
　上述のとおり、反射層は、音響インピーダンスが異なる高インピーダンス層と低インピーダンス層とを含む。高インピーダンス層の音響インピーダンスは、低インピーダンス層の音響インピーダンスよりも相対的に高い。具体的には、高インピーダンス層を構成する材料の音響インピーダンスは、低インピーダンス層を構成する材料の音響インピーダンスよりも高い。
　反射層に含まれる複数の高インピーダンス層は、それぞれが同一の構成（例えば、材料、厚み）であってもよく、互いが異なる構成であってもよい。同様に、反射層に含まれる複数の低インピーダンス層は、それぞれが同一の構成（例えば、材料、厚み、密度）であってもよく、互いが異なる構成であってもよい。
　高インピーダンス層を構成する材料としては、例えば、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムが挙げられる。これらの中でも、酸化ハフニウムが好ましく用いられる。酸化ハフニウムを用いることにより、弾性波のエネルギーを圧電層側により効果的に閉じ込めることができる。
　高インピーダンス層の厚みは、例えば０．０１μｍ～１μｍであり、好ましくは２０ｎｍ～５００ｎｍであり、より好ましくは１００ｎｍ～３００ｎｍである。
　上記低インピーダンス層を構成する材料としては、代表的には、酸化ケイ素が挙げられる。１つの実施形態においては、低インピーダンス層に含まれる酸化ケイ素の含有割合は、例えば９７重量％以上である。低インピーダンス層に含まれるケイ素原子に対する酸素原子の割合（Ｏ／Ｓｉ）は、例えば１．８５以上２．０５以下である。低インピーダンス層の組成は、ラザフォード後方散乱分析法（ＲＢＳ）により確認することができる。なお、分析に際しては、別途、適切な基板に、同条件で低インピーダンス層を成膜して得た試料が用いられ得る。
　低インピーダンス層の厚みは、例えば０．０１μｍ～１μｍであり、好ましくは２０ｎｍ～５００ｎｍであり、より好ましくは１００ｎｍ～３００ｎｍである。
　低インピーダンス層の密度は、２．１５ｇ／ｃｍ３以上である。低インピーダンス層がこのような密度を有することにより、弾性波のエネルギーを圧電層側により効果的に閉じ込めることができる。具体的には、このような密度の低インピーダンス層は緻密な膜であって、空隙（ナノポア）等の構造上の欠陥の発生が抑制され得る。その結果、優れた反射層を得ることができ、高いＱ値を達成し得る。加えて、改質層との組み合わせにおいても、高いＱ値を確保し得る。また、低インピーダンス層がこのような密度を有することにより、圧電層との密着性の向上に寄与し得る。具体的には、緻密な第一低インピーダンス層の成膜において、隣接する層（基板）に改質層が形成されやすく、耐久性に優れた複合基板を得ることができる。一般的に、弾性波のエネルギーを圧電層側に効果的に閉じ込める観点から、低密度で体積弾性率の低い低インピーダンス層を形成することが望ましいと考えられているが、上記密度の低インピーダンス層と改質層との組み合わせにより、高いＱ値と優れた耐久性とを同時に達成し得ることは、予期せぬ優れた効果である。
　低インピーダンス層の密度は、２．２ｇ／ｃｍ３以上であってもよく、２．２５ｇ／ｃｍ３以上であってもよく、２．３ｇ／ｃｍ３以上であってもよい。このような密度を有することにより、耐熱性に優れた複合基板を得ることができる。例えば、２００℃以上の熱がかかる加工を複合基板に施した場合においても、複合基板内に剥がれ（具体的には、反射層内における剥がれ）が生じるのを抑制し得る。このような剥がれの原因としては、加熱によりインピーダンス層内（代表的には、上記空隙内）に取り込まれた水分の動きが活発になることが考えられる。なお、低インピーダンス層の密度は、例えば２．５ｇ／ｃｍ３以下である。
　反射層に含まれる少なくとも一つの低インピーダンス層（例えば、第一低インピーダンス層）が上記密度を満足すればよいが、反射層に含まれる全ての低インピーダンス層が上記密度を満足することが好ましい。
　インピーダンス層の密度は、Ｘ線反射率法（ＸＲＲ）により求めることができる。
　上記インピーダンス層は、任意の適切な方法により成膜され得る。例えば、スパッタリング、イオンビームアシスト蒸着（ＩＡＤ）等の物理蒸着、化学蒸着、原子層堆積（ＡＬＤ）法により成膜され得る。好ましくは、ＩＡＤが採用される。ＩＡＤを採用することにより、緻密なインピーダンス層が成膜され、上記密度を良好に達成し得る。また、第一低インピーダンス層の成膜に際して、隣接する層（基板）に改質層を良好に形成することができる。例えば、所望の厚みを有する改質層を形成することができる。
Ａ－３．支持基板
　支持基板３０としては、任意の適切な基板が用いられ得る。支持基板は、単結晶体で構成されてもよく、多結晶体で構成されてもよい。支持基板を構成する材料としては、好ましくは、シリコン、サイアロン、サファイア、コージェライト、ムライト、ガラス、石英、水晶およびアルミナからなる群から選択される。
　上記シリコンは、単結晶シリコンであってもよく、多結晶シリコンであってもよく、高抵抗シリコンであってもよい。
　代表的には、上記サイアロンは、窒化ケイ素とアルミナとの混合物を焼結して得られるセラミックスであり、例えば、Ｓｉ６－ｗＡｌｗＯｗＮ８－ｗで示される組成を有する。具体的には、サイアロンは、窒化ケイ素中にアルミナが混合された組成を有しており、式中のｗはアルミナの混合比率を示している。ｗは、好ましくは０．５以上４．０以下である。
　代表的には、上記サファイアはＡｌ２Ｏ３の組成を有する単結晶体であり、上記アルミナはＡｌ２Ｏ３の組成を有する多結晶体である。アルミナは、好ましくは透光性アルミナである。
　代表的には、上記コージェライトは、２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２の組成を有するセラミックスであり、上記ムライトは、３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２～２Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２の範囲の組成を有するセラミックスである。
　支持基板を構成する材料の熱膨張係数は、上記圧電層を構成する材料の熱膨張係数よりも小さいことが好ましい。このような支持基板によれば、温度が変化したときの圧電層の形状・サイズの変化を抑制し、例えば、得られる弾性表面波素子の周波数特性の変化を抑制し得る。
　支持基板の厚みとしては、任意の適切な厚みが採用され得る。支持基板の厚みは、例えば１００μｍ～１０００μｍである。
Ａ－４．接合層
　上述のとおり、複合基板は、接合層を有し得る。接合層を構成する材料としては、例えば、ケイ素酸化物、シリコン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ハフニウムが挙げられる。接合層の厚みは、例えば０．００５μｍ～１μｍである。
　接合層は、任意の適切な方法により成膜され得る。具体的には、上記インピーダンス層の成膜方法と同様の方法により成膜され得る。
Ａ－５．製造方法
　本発明の１つの実施形態に係る複合基板の製造方法は、互いに対向する第一主面および第二主面を有する圧電基板の第一主面側の端部に改質層を形成すること、圧電基板の第一主面側に、酸化ケイ素を含む低インピーダンス層を成膜すること、および、低インピーダンス層が成膜された圧電基板の第一主面側に高インピーダンス層を成膜すること、を含む。
　具体的には、上記複合基板は、圧電基板に上記改質層を形成し、上記反射層を構成するインピーダンス層を順次成膜し、反射層が形成された圧電基板と上記支持基板とを直接接合することにより得ることができる。圧電基板の厚みは、例えば２００μｍ以上１０００μｍ以下である。
　図２Ａ～図２Ｅは、１つの実施形態に係る複合基板の製造工程例を示す図である。図２Ａは、互いに対向する第一主面および第二主面を有する圧電基板１２の第一主面側の端部（上端部）に改質層１４を形成し、改質層１４上に第一低インピーダンス層２１の成膜が完了した状態を示している。改質層１４は、好ましくは、圧電基板１２の上端部を改質することにより形成される層である。このような改質層は、例えば、圧電基板１２に、第一低インピーダンス層２１の成膜材料にエネルギー（例えば、イオンエネルギー）を付与しながら成膜材料を蒸着させることにより、形成される。具体的には、第一低インピーダンス層２１の成膜に際し、圧電基板１２の上端部に第一低インピーダンス層２１を構成する原子が撃ち込まれ、改質層１４が形成され得る。
　低インピーダンス層２１の成膜後、低インピーダンス層２１上にインピーダンス層２２～２８が順次成膜され、図２Ｂに示すように、反射層２０が形成される。各インピーダンス層２１～２８は、同様の方法・条件により成膜してもよいし、異なる方法・条件により成膜してもよい。
　図２Ｃは、反射層２０上に接合層４０が成膜された状態を示し、図２Ｄは、反射層２０および接合層４０が成膜された圧電基板１２と支持基板３０とを直接接合する工程を示している。直接接合に際し、接合面は任意の適切な活性化処理により活性化されていることが好ましい。例えば、接合層４０の表面４０ａを活性化し、支持基板３０の表面３０ａを活性化した後、接合層４０の活性化面と支持基板３０の活性化面とを接触させ、加圧することで直接接合する。こうして、図２Ｅに示す複合基板１１０を得る。
　得られた複合基板１１０の圧電基板１２の第二主面側の表面（下面）１２ａは、代表的には、上記所望の厚みの圧電層となるように、研削、研磨等の加工が施される。改質層１４が形成されていることにより、複合基板１１０は耐久性に優れ得る。例えば、研削、研磨等の加工時の耐久性に優れ得る。具体的には、研削、研磨等の加工により、複合基板に剥がれ（具体的には、圧電基板１２と低インピーダンス層２１との境界付近における剥がれ）が生じるのを抑制し得る。その結果、剥がれのない、品質に優れた複合基板を得ることができる。
　好ましくは、各層（具体的には、圧電層、圧電基板、反射層、支持基板、接合層）の表面は、平坦面とされている。具体的には、各層の表面の算術平均粗さＲａは、好ましくは１ｎｍ以下であり、より好ましくは０．３ｎｍ以下である。各層の表面を平坦化する方法としては、例えば、鏡面研磨、ラップ（ｌａｐ）研磨、化学機械研磨加工（ＣＭＰ）が挙げられる。
　上記成膜、接合に際し、例えば、研磨剤の残渣、加工変質層等の除去のため、各層の表面を洗浄することが好ましい。洗浄方法としては、例えば、ウエット洗浄、ドライ洗浄、スクラブ洗浄が挙げられる。これらの中でも、簡便かつ効率的に洗浄し得ることから、スクラブ洗浄が好ましい。スクラブ洗浄の具体例としては、洗浄剤（例えば、ライオン社製、サンウオッシュシリーズ）を用いた後に、溶剤（例えば、アセトンとイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）との混合溶液）を用いてスクラブ洗浄機にて洗浄する方法が挙げられる。
　上記活性化処理は、代表的には、中性化ビームを照射することにより行う。好ましくは、特開２０１４－０８６４００号公報に記載の装置のような装置を使用して中性化ビームを発生させ、このビームを照射することにより活性化処理を行う。具体的には、ビーム源として、サドルフィールド型の高速原子ビーム源を使用し、チャンバーにアルゴン、窒素等の不活性ガスを導入し、直流電源から電極へ高電圧を印加する。これにより、電極（正極）と筺体（負極）との間に生じるサドルフィールド型の電界により、電子が運動して、不活性ガスによる原子とイオンのビームが生成される。グリッドに達したビームのうち、イオンビームはグリッドで中和されるので、中性原子のビームが高速原子ビーム源から出射される。ビーム照射による活性化処理時の電圧は０．５ｋＶ～２．０ｋＶとすることが好ましく、ビーム照射による活性化処理時の電流は５０ｍＡ～２００ｍＡとすることが好ましい。
　上記接合面の接触および加圧は、真空雰囲気で行うことが好ましい。このときの温度は、代表的には、常温である。具体的には、２０℃以上４０℃以下が好ましく、より好ましくは２５℃以上３０℃以下である。加える圧力は、好ましくは１００Ｎ～２００００Ｎである。
Ｂ．弾性表面波素子
　本発明に係る弾性表面波素子は、上記複合基板を含む。上記複合基板によれば、高いＱ値を達成し得る。また、上記複合基板は耐久性に優れることから、例えば、上記複合基板に、電極等の形成、切断等の加工を施して得られる弾性表面波素子は、剥がれ、割れ等の発生が抑制され、品質に優れ得る。このような弾性表面波素子は、ＳＡＷフィルタとして携帯電話等の通信機器に好適に用いられる。
　以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。
［実施例１］
　オリエンテーションフラット（ＯＦ）部を有し、直径４インチで厚み２５０μｍのタンタル酸リチウム（ＬＴ）基板（弾性表面波（ＳＡＷ）の伝搬方向をＸとし、切り出し角が回転Ｙカット板である１２８°ＹカットＸ伝搬のＬＴ基板）を用意した。このＬＴ基板の表面を、算術平均粗さＲａが０．３ｎｍとなるように鏡面研磨した。ここで、算術平均粗さＲａは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって１０μｍ×１０μｍの視野で測定した値である。
　次いで、ＬＴ基板の研磨面に、第一酸化ケイ素層（厚み：１５０ｎｍ）をＩＡＤ法により成膜した。具体的には、真空度２×１０－２Ｐａのもと、溶解石英に電子ビームを照射し、酸素およびアルゴンガスの流通下（流量比：酸素／アルゴン＝２．０）、成膜レート１ｎｍ／秒にて、成膜した。その後、酸化ハフニウム層（厚み：２００ｎｍ）および酸化ケイ素層（厚み：１５０ｎｍ）を順次成膜した。具体的には、真空度２×１０－２Ｐａのもと、酸化ハフニウムターゲットもしくは酸化ケイ素ターゲットに電子ビームを照射し、酸素およびアルゴンガスの流通下（流量比：酸素／アルゴン＝２．２）、成膜レートは０．５ｎｍ／秒にて、成膜した。こうして、図１に示すような反射層を形成した。
　次いで、反射層上に、ケイ素酸化物層（厚み：８０～１９０ｎｍ、算術平均粗さＲａ：０．２～０．６ｎｍ）を成膜した。具体的には、直流スパッタリング法にて、ボロンドープのＳｉターゲットを用いて成膜した。また、酸素源として酸素ガスを導入した。この際、酸素ガス導入量を調節することによって、チャンバー内の雰囲気の全圧と酸素分圧を調節した。その後、ケイ素酸化物層の表面に化学機械研磨加工（ＣＭＰ）を施し、接合層（厚み：５０ｎｍ、算術平均粗さＲａ：０．０８～０．４ｎｍ）を形成した。
　ＯＦ部を有し、直径４インチで厚み５００μｍのシリコンからなる支持基板を用意した。この支持基板の表面は、化学機械研磨加工（ＣＭＰ）が施されており、算術平均粗さＲａは０．２ｎｍである。
　次いで、ＬＴ基板と支持基板とを直接接合した。具体的には、ＬＴ基板の表面（接合層側）および支持基板の表面を洗浄した後、両基板を真空チャンバーに投入して１０－６Ｐａ台まで真空引きした後、両基板の表面に高速原子ビーム（加速電圧１ｋＶ、Ａｒ流量２７ｓｃｃｍ）を１２０秒間照射した。照射後、両基板のビーム照射面を重ね合わせ、１００００Ｎで２分間加圧して両基板を接合した。その後、得られた接合体を１００℃で２０時間加熱した。
　次いで、上記接合体（複合基板）のＬＴ基板の裏面を、当初の２５０μｍから０．５μｍになるように研削および研磨して、厚み０．５μｍの圧電層を有する複合基板を得た。
［実施例２～６および比較例１～５］
　ＩＡＤ法による第一酸化ケイ素層（厚み：１５０ｎｍ）の成膜条件を変更したこと以外は実施例１と同様にして、複合基板を得た。
＜評価＞
　得られた複合基板について下記の評価を行った。評価結果を表１にまとめる。
１．改質層の確認
　電界放出型透過型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ社製の「ＪＥＭ－Ｆ２００」)による観察（ＴＥＭ観察）により、ＬＴ基板の改質層の形成の有無を確認した。ＴＥＭ観察用の試料はＦＩＢ法により作製し、ＴＥＭ観察の加速電圧は２００ｋＶ、倍率は５４０万倍とした。一例として、実施例２の複合基板（第一酸化ケイ素層）の断面ＴＥＭ像を図３に、比較例５の複合基板（第一酸化ケイ素層）の断面ＴＥＭ像を図４に示す。
　改質層が観察された場合、その厚みを測定した。具体的には、得られたＴＥＭ画像において、ＬＴ基板の結晶構造が確認できる箇所から、酸化ケイ素層の色味（トーン）と改質層の色味との中間の色味の箇所までを改質層として、その厚みを測定した。なお、測定箇所は、得られたＴＥＭ画像内で最も厚みが厚い箇所とした。
２．密度の測定
　Ｘ線反射率法（ＸＲＲ）にて密度を求めた。
　全自動多目的Ｘ線回折装置（リガク社製の「ＳｍａｒｔＬａｂ」）を用いて、入射Ｘ線波長０．１５４１８ｎｍ（ＣｕＫα線）、Ｘ線出力４５ｋＶ、２００ｍＡ、測定範囲（試料表面とのなす角）０．０～４．０°、測定ステップ０．０１°の条件で解析を行った。
　測定サンプルとしては、別途、基板（例えば、シリコン基板、ニオブ酸リチウム基板、タンタル酸リチウム基板）に、同条件で酸化ケイ素層を成膜したものを用いた。
　得られた解析モデルにおいて、基板、改質層、酸化ケイ素層の３つに区分して解析を行い、酸化ケイ素層の密度を求めた。なお、酸化ケイ素層の厚みが厚い場合や、改質層の厚みの解析が困難な場合は、解析モデルを基板、酸化ケイ素層の２つに区分し、測定プロファイルの臨界角から酸化ケイ素層の密度を求めた。
３．Ｑ値の測定
　複合基板の圧電層表面に櫛型電極を形成して得られた弾性表面波素子について、ネットワークアナライザーを用いて周波数特性を測定した。得られた周波数特性から共振周波数ｆｒおよびその半値幅Δｆｒを求め、ｆｒ／ΔｆｒによりＱ値を算出した。
４．耐久性
　各実施例および比較例について、ＬＴ基板の裏面の研削および研磨前後において顕微鏡観察を行い、複合基板に剥がれが生じているか否かを確認することにより、耐久性を評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　改質層が確認されない比較例１および比較例５において、ＬＴ基板の裏面の切削および研磨により剥がれ生じているのが確認された。具体的には、ＬＴ基板と第一酸化ケイ素層との境界付近において（ＬＴ基板に対する第一酸化ケイ素層の成膜初期において）剥がれが生じているのが確認された。
　各実施例では、改質層が存在している状態においても、高いＱ値が得られることがわかる。
　なお、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）により改質層を分析したところ、Ｔａ、Ｏおよび微量のＡｒが検出された。
　実施例２と同条件で測定用サンプル（ＬＴ基板に酸化ケイ素層を成膜したもの）を作製し、その改質層の組成に関し、原子分解能分析電子顕微鏡（ＪＥＯＬ製、ＪＥＭ－ＡＲＭ２００Ｆ　Ｄｕａｌ－Ｘ）およびエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＪＥＯＬ製、ＪＥＤ－２３００）を用い、加速電圧２００ｋＶ、ｂｅａｍ　ｓｐｏｔ　ｓｉｚｅ約０．２ｎｍΦとして、ＳＴＥＭ－ＥＤＸ観察にて分析を行った。具体的には、改質層の厚み方向でライン分析を行い、分析箇所は、改質層の厚み方向中央から第一酸化ケイ素層側およびＬＴ基板側にそれぞれ改質層の厚みの２５％の厚みの範囲内とし、厚み方向約０．２ｎｍ間隔で測定した結果の平均値を算出した。その結果、Ｔａ、Ｏ、ＳｉおよびＡｒの合計を１００ａｔｏｍ％としたときのＳｉの含有量は、７．０ａｔｏｍ％以下であった。
　本発明の１つの実施形態に係る複合基板は、弾性表面波素子に好適に用いられ得る。
　１０　　　圧電層
　１４　　　改質層
　２０　　　反射層
　２１　　　低インピーダンス層
　２２　　　高インピーダンス層
　２３　　　低インピーダンス層
　２４　　　高インピーダンス層
　２５　　　低インピーダンス層
　２６　　　高インピーダンス層
　２７　　　低インピーダンス層
　２８　　　高インピーダンス層
　３０　　　支持基板
　４０　　　接合層
１００　　　複合基板
１１０　　　複合基板

Claims (15)

  1. 　圧電層と、
    　前記圧電層の裏面側に配置され、酸化ケイ素を含む低インピーダンス層および高インピーダンス層を含む反射層と、を有し、
    　前記圧電層の裏面側の端部に改質層が形成され、
    　前記低インピーダンス層の密度は２．１５ｇ／ｃｍ３以上である、
    　複合基板。
  2. 　前記改質層の厚みが０．３ｎｍ以上である、請求項１に記載の複合基板。
  3. 　前記改質層の厚みが４．５ｎｍ以下である、請求項１または２に記載の複合基板。
  4. 　前記改質層が非晶質体を含む、請求項１から３のいずれかに記載の複合基板。
  5. 　前記改質層のケイ素原子の含有量が１０ａｔｏｍ％未満である、請求項１から４のいずれかに記載の複合基板。
  6. 　前記高インピーダンス層が、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウムおよび酸化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１から５のいずれかに記載の複合基板。
  7. 　前記高インピーダンス層および前記低インピーダンス層の厚みが、それぞれ０．０１μｍ～１μｍである、請求項１から６のいずれかに記載の複合基板。
  8. 　前記反射層において、前記高インピーダンス層と前記低インピーダンス層とが交互に積層されている、請求項１から７のいずれかに記載の複合基板。
  9. 　前記反射層の裏面側に配置される支持基板を有する、請求項１から８のいずれかに記載の複合基板。
  10. 　前記反射層と前記支持基板との間に配置される接合層を有する、請求項９に記載の複合基板。
  11. 　請求項１から１０のいずれかに記載の複合基板を含む、弾性表面波素子。
  12. 　互いに対向する第一主面および第二主面を有する圧電基板の前記第一主面側の端部に改質層を形成すること、
    　前記圧電基板の第一主面側に、酸化ケイ素を含み、密度が２．１５ｇ／ｃｍ３以上の低インピーダンス層を成膜すること、および、
    　前記低インピーダンス層が成膜された前記圧電基板の第一主面側に高インピーダンス層を成膜すること、
    　を含む、複合基板の製造方法。
  13. 　前記改質層の厚みが０．３ｎｍ以上である、請求項１２に記載の製造方法。
  14. 　前記改質層の厚みが４．５ｎｍ以下である、請求項１２または１３に記載の製造方法。
  15. 　前記低インピーダンス層および前記高インピーダンス層が成膜された前記圧電基板の第二主面側の表面を研磨することをさらに含む、請求項１２から１４のいずれかに記載の製造方法。
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