(57)【要約】  イオン注入を起因とした、圧電薄膜の圧電性の劣化と圧電薄膜の破損を防ぐ圧電デバイスの製造方法を提供する。  圧電単結晶基板（１）におけるイオン注入側の面（１２）に対向する裏面（１３）に圧縮応力膜（９０）を形成する。圧縮応力膜（９０）は、圧電単結晶基板（１）におけるイオン注入側の面（１２）を圧縮する膜である。圧縮応力膜（９０）を裏面（１３）に形成すると、圧縮応力膜（９０）によって、圧電単結晶基板（１）における圧電単結晶基板（１）の厚み方向の中心線（Ｃ）よりイオン注入側の部分に圧縮応力が印加される。これにより、圧電単結晶基板（１）は、反りが緩和して平らになる。そして、支持基板（５０）を平らな圧電単結晶基板（１）上の接合膜（２２）の表面に接合する。次に、圧電単結晶基板（１）と支持基板（５０）との接合体を加熱し、イオン注入部分（１００）を分離面とした分離を行う。
2012043615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電薄膜と前記圧電薄膜を支持する支持体とを備える圧電デバイスの製造方法であって、
圧電基板にイオン化した元素を注入することで、前記圧電基板の中に圧電基板に注入された元素の濃度がピークになる部分を形成するイオン注入工程と、
前記圧電基板におけるイオン注入側の面を収縮させる応力層を前記圧電基板に形成する応力層形成工程と、
前記支持体を形成する支持体形成工程と、
前記圧電基板を加熱して前記圧電基板に注入された元素の濃度がピークになる部分を分離面として、前記圧電基板から前記圧電薄膜を分離する分離工程と、を有する圧電デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記応力層形成工程は、前記圧電基板におけるイオン注入側の面に対向する裏面側に、前記イオン注入側の面を圧縮する圧縮応力膜を前記応力層として形成する圧縮応力膜形成工程であり、
前記支持体形成工程は、前記支持体を前記圧電基板の前記イオン注入面側に形成する工程である、請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記圧電基板のイオン注入面側に仮支持体を形成する仮支持体形成工程をさらに有し、
前記応力層形成工程は、前記圧電基板におけるイオン注入側の面に対向する裏面側に、前記イオン注入側の面を圧縮する圧縮応力膜を前記応力層として形成する圧縮応力膜形成工程であり、
前記支持体形成工程は、前記分離工程で前記圧電基板から分離した前記圧電薄膜に前記支持体を形成する工程である、請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記圧電基板のイオン注入面側に仮支持体を形成する仮支持体形成工程をさらに有し、
前記応力層形成工程は、前記圧電基板におけるイオン注入面側に、前記イオン注入側の面を引張る引張応力膜を前記応力層として形成する引張応力膜形成工程であり、
前記支持体形成工程は、前記分離工程で前記圧電基板から分離した前記圧電薄膜に前記支持体を形成する工程である、請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記圧縮応力膜形成工程は、
前記圧電基板におけるイオン注入側の面に対向する裏面側に、前記圧電基板よりも線膨張係数の小さい材料を用いて前記圧縮応力膜を形成し、前記圧縮応力膜を形成した温度よりも低い温度にすることで前記圧電基板におけるイオン注入側の面に圧縮応力を印加しながら前記圧電基板の注入側の面を拘束する工程、
もしくは、前記圧電基板におけるイオン注入側の面に対向する裏面側に、前記圧電基板よりも線膨張係数の大きな材料を用いて前記圧縮応力膜を形成し、前記圧縮応力膜を形成した温度よりも高い温度にすることでイオン注入側の面に圧縮応力を印加しながら前記圧電基板の注入側の面を拘束する工程である、請求項２又は３に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記支持体の表面上に形成された前記圧電薄膜上にＩＤＴ電極膜を形成する電極膜形成工程を有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記イオン注入工程は、前記圧縮応力膜形成工程の後に行われる、請求項２、３、５、６のいずれか１項に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記ＩＤＴ電極膜を被覆するよう誘電体膜を前記圧電薄膜上に形成する誘電体膜形成工程を有する、請求項６又は７に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記圧電薄膜と前記支持体との間に形成される空隙層となる空間に犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、
前記圧電薄膜をエッチングし、前記犠牲層の一部を前記圧電薄膜の表面側に露出させる孔部を形成する露出工程と、
前記孔部を介して前記犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、を有する、請求項１から８のいずれか１項に記載の圧電デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧電単結晶材料の薄膜を用いた圧電デバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、圧電薄膜を用いた薄膜型圧電デバイスが多く開発されている。このような薄膜型圧電デバイスを形成するための圧電薄膜の製造方法は複数あるが、例えば、特許文献１に示すように、イオン注入層を分離面として圧電基板から圧電薄膜を分離形成する方法を用いた圧電デバイスの製造方法が考案されている。【０００３】
このイオン注入層を分離面として圧電基板から圧電薄膜を分離形成する方法を用いた圧電デバイスの製造方法について、図１を用いて以下説明する。
図１は、特許文献１の圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。まず、図１（Ａ）に示すように、圧電基板５の表面７側から水素イオンを注入することで、圧電基板５の所定の深さｄの位置にイオン注入層６を形成する。次に、図１（Ｂ）に示すように、圧電基板５の表面７に結合材８をスパッタリングにより堆積させる。次に、図１（Ｃ）に示すように、圧電基板５と支持基板９とを接合させる。最後に、圧電基板５と支持基板９の接合体に加熱処理を施し、イオン注入層６を分離面とした分離を行う。この結果、図１（Ｄ）に示すような圧電薄膜５′が支持基板９上に形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００２−５３４８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の製造方法においてイオンを注入すると（図１（Ａ）参照）、圧電基板５は、図２に示すように、圧電基板５のイオン注入層６側を凸にして反りが生じる。この反りが生じる理由は、圧電基板５のイオン注入部分において圧電材料の結晶格子間距離が、注入されたイオン元素によって拡がるためである。【０００６】
このように反った状態で圧電基板５と支持基板９とを接合すると（図１（Ｃ）参照）、圧電基板５は、結晶格子間距離がイオン注入前の結晶格子間距離に比べて伸びた状態で支持基板９と接合することになる。そのため、支持基板９と接合した後にイオン注入層で分離された圧電薄膜５′の結晶格子間距離は、イオン注入前の結晶格子間距離に比べて拡がった状態となる。しかし、このように結晶格子間距離が拡がった状態の圧電薄膜５′は、結晶格子間距離が拡がっていない状態の圧電薄膜に比べて圧電性が劣化することが一般的に知られている。【０００７】
よって、特許文献１の製造方法で製造された圧電薄膜デバイスは、圧電性が劣化しているという問題があった。特に高周波フィルタデバイスでは、結晶格子間距離の拡がりが圧電性の劣化に大きく影響するため、デバイス特性に致命的な問題があった。【０００８】
また、圧電性回復のための熱処理を行うと、結晶間の注入イオン元素が圧電薄膜５′から脱気されて圧電薄膜５′の結晶格子間距離がイオン注入前の結晶格子間距離に戻ろうとする。しかし、圧電薄膜５′は支持基板９に接合しているため、支持基板９に拘束されてイオン注入前の結晶格子間距離に戻れなくなる。即ち、支持基板９上に形成された圧電薄膜５′にせん断応力が発生した状態となる。従って、特許文献１の製造方法で製造された圧電薄膜デバイスは、圧電薄膜５′の破損が起こりやすいという問題もあった。【０００９】
したがって、本発明の目的は、イオン注入を起因とした、圧電薄膜の圧電性の劣化と圧電薄膜の破損を防ぐ圧電デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、圧電薄膜と支持体とを備える圧電デバイスの製造方法に関するものである。この圧電デバイスの製造方法では、少なくとも、イオン注入工程、圧縮応力膜形成工程および引張応力膜形成工程を包含する応力層形成工程、支持体形成工程、および分離工程を有する。【００１１】
イオン注入工程は、圧電基板にイオン化した元素を注入することで、圧電基板の中に圧電基板に注入された元素の濃度がピークになる部分を形成する。圧縮応力膜形成工程は、圧電基板におけるイオン注入側の面に対向する裏面に、イオン注入側の面を圧縮する圧縮応力膜を応力層として形成する。仮支持体を形成しない場合、支持体形成工程は、支持体を圧電基板のイオン注入面側に形成する。分離工程は、圧電基板を加熱して圧電基板に注入された元素の濃度がピークになる部分を分離面とした分離を行い、圧電薄膜を支持体の表面上に形成する。【００１２】
この製造方法の圧縮応力膜形成工程において圧縮応力膜を裏面側に形成すると、圧縮応力膜によって、圧電基板における圧電基板の厚み方向の中心線よりイオン注入側の部分に圧縮応力が印加される。圧電基板における中心線よりイオン注入側の部分は、この圧縮応力により圧縮されて収縮する。すなわち圧電基板は、反りが緩和して略平らになる。【００１３】
そのため、支持体形成工程では、圧電基板は、反りが緩和された略平らな状態で支持基板に形成される。さらに、分離工程において加熱処理を施しているため、圧電薄膜中に存在していた注入イオン元素が圧電薄膜から脱気されるとともに、イオン注入工程に起因した圧電薄膜の結晶歪が補正される。これらにより、イオン注入により拡がった圧電薄膜の結晶格子間距離は、安定したイオン注入前の結晶格子間距離に戻る。そのため、この製造方法における圧電薄膜は、安定した良好な圧電性を有する。
また、この製造方法では、圧電薄膜がイオン注入前の結晶格子間距離で支持体上に形成されるため、圧電薄膜にせん断応力がかからない。
従って、この圧電デバイスの製造方法によれば、圧電薄膜の圧電性の劣化と圧電薄膜の破損を防ぐことができる。【００１４】
また、この発明の圧電デバイスの製造方法では、少なくとも仮支持体形成工程を有する。仮支持体形成工程は、圧電基板のイオン注入面側に仮支持体を形成する。仮支持体を形成する場合、支持体形成工程は、分離工程で圧電基板から分離した圧電薄膜に支持体を形成する。【００１５】
この発明の圧電デバイスの製造方法では、仮支持体形成工程において、反りが緩和された略平らな状態の圧電基板に仮支持体が形成される。そのため、この発明の圧電デバイスの製造方法においても、イオン注入により拡がった圧電薄膜の結晶格子間距離は、安定したイオン注入前の結晶格子間距離に戻る。そして、圧電薄膜がイオン注入前の結晶格子間距離で支持体上に形成される。【００１６】
また、この発明の圧電デバイスの製造方法では、圧縮応力膜形成工程の代わりに、引張応力膜形成工程を有しても構わない。引張応力膜形成工程は、圧電基板におけるイオン注入側の面に、イオン注入側の面を引張る引張応力膜を応力層として形成する。【００１７】
この製造方法の引張応力膜形成工程において引張応力膜をイオン注入面側に形成すると、引張応力膜によって、圧電基板における圧電基板の厚み方向の中心線よりイオン注入面側の部分に引張応力が印加される。圧電基板における中心線よりイオン注入面側の部分は、この引張応力により引張られて収縮する。すなわち圧電基板は、反りが緩和して略平らになる。
そのため、仮支持体形成工程では、反りが緩和された略平らな状態の圧電基板に仮支持体が形成される。さらに、分離工程において加熱処理を施しているため、圧電薄膜中に存在していた注入イオン元素が圧電薄膜から脱気されるとともに、イオン注入工程に起因した圧電薄膜の結晶歪が補正される。これらにより、イオン注入により拡がった圧電薄膜の結晶格子間距離は、安定したイオン注入前の結晶格子間距離に戻る。そのため、この製造方法における圧電薄膜は、安定した良好な圧電性を有する。
また、この製造方法では、圧電薄膜がイオン注入前の結晶格子間距離で支持体上に形成されるため、圧電薄膜にせん断応力がかからない。
従って、引張応力膜を応力層として形成する圧電デバイスの製造方法によっても、圧電薄膜の圧電性の劣化と圧電薄膜の破損を防ぐことができる。【００１８】
また、この発明の圧電デバイスの製造方法において、上記圧縮応力膜形成工程は、圧電基板におけるイオン注入側の面に対向する裏面側に、圧電基板よりも線膨張係数の小さい材料を用いて圧縮応力膜を形成し、圧縮応力膜を形成した温度よりも低い温度にすることで圧電基板におけるイオン注入側の面に圧縮応力を印加しながら圧電基板の注入側の面を拘束する。もしくは、圧縮応力膜形成工程は、圧電基板におけるイオン注入側の面に対向する裏面側に、圧電基板よりも線膨張係数の大きな材料を用いて圧縮応力膜を形成し、圧縮応力膜を形成した温度よりも高い温度にすることでイオン注入側の面に圧縮応力を印加しながら圧電基板の注入側の面を拘束する。【００１９】
また、この発明の圧電デバイスの製造方法では、少なくとも電極膜形成工程を有する。電極膜形成工程は、支持体の表面上に形成された圧電薄膜上にＩＤＴ（ＩｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極膜を形成する。【００２０】
また、この発明の圧電デバイスの製造方法において、イオン注入工程は、圧縮応力膜形成工程の後に行われる。【００２１】
まず、圧縮応力膜形成工程において圧縮応力膜を裏面側に形成すると、圧縮応力膜によって、圧電基板における圧電基板の厚み方向の中心線よりイオン注入側の面に圧縮応力が印加される。この圧縮応力により、圧電基板における中心線より面側の部分は圧縮されて収縮する。この結果、圧電基板は、圧電基板の圧縮応力膜側を凸にして反りが生じる。
そして、イオン注入工程においてイオンを注入すると、圧電基板のイオン注入部分において圧電材料の結晶格子間距離が、注入されたイオン元素によって拡がる。これにより、圧電基板は、反りが緩和して略平らになる。
そのため、イオン注入工程の後に行われる支持体形成工程において、圧電基板は、反りが緩和された略平らな状態で支持基板に形成される。【００２２】
また、この発明の圧電デバイスの製造方法では、少なくとも誘電体膜形成工程を有する。誘電体膜形成工程は、ＩＤＴ電極膜を被覆するよう誘電体膜を圧電薄膜上に形成する。【００２３】
また、この発明の圧電デバイスの製造方法では、少なくとも、犠牲層形成工程、露出工程、および犠牲層除去工程を有する。
犠牲層形成工程は、圧電薄膜と支持体との間に形成される空隙層となる空間に犠牲層を形成する。露出工程は、圧電薄膜をエッチングし、犠牲層の一部を圧電薄膜の表面側に露出させる孔部を形成する。犠牲層除去工程は、孔部を介して犠牲層を除去する。【００２４】
この製造方法では、メンブレン構造を有する圧電デバイスを製造する。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、圧電薄膜の圧電性の劣化と圧電薄膜の破損を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】特許文献１の圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図２】イオン注入工程を経た圧電基板の反った様子を模式的に示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】図３に示す圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図５】図５（Ａ）は、イオン注入工程を経た圧電単結晶基板の反った様子を模式的に示す図である。図５（Ｂ）は、圧縮応力膜により圧電単結晶基板の反りが緩和された様子を模式的に示す図である。
【図６】図３に示す圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図７】図３に示す圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図８】図３に示す圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図９】第２の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図１０】図９に示す圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１１】図９に示す圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１２】図１２（Ａ）は、第１の実施形態で製造する弾性表面波デバイスの模式図である。図１２（Ｂ）は、第２の実施形態で製造する弾性表面波デバイスの模式図である。
【図１３】第３の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図１４】図１４（Ａ）は、圧縮応力膜により圧電単結晶基板の反った様子を模式的に示す図である。図１４（Ｂ）は、圧縮応力膜により反った圧電単結晶基板の表面に対してイオンを注入している様子を模式的に示す図である。図１４（Ｃ）は、イオン注入工程を経て圧電単結晶基板の反りが緩和された様子を模式的に示す図である。
【図１５】第４の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図１６】図１５に示す圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１７】第５の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図１８】図１７に示す圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１９】図１７に示す圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図２０】図１７に示す圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図２１】第６の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図２２】図２１に示す圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図２３】図２３（Ａ）は、イオン注入工程を経た圧電単結晶基板の反った様子を模式的に示す図である。図２３（Ｂ）は、引張応力膜により圧電単結晶基板の反りが緩和された様子を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法について、図を参照して説明する。なお、以下の説明では、圧電デバイスの製造方法として弾性表面波デバイスの製造方法を例に説明する。
【００２８】
図３は、第１の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を示すフローチャートである。図４、図６〜図８は、第１の実施形態に係る圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。図５（Ａ）は、イオン注入工程を経た圧電単結晶基板の反った様子を模式的に示す図であり、図５（Ｂ）は、圧縮応力膜により圧電単結晶基板の反りが緩和された様子を模式的に示す図である。
【００２９】
まず、図４（Ａ）に示すように、所定厚みからなる圧電単結晶基板１を用意する。また、後述の図６に示すように、所定厚みからなる支持基板５０を用意する。圧電単結晶基板１は、タンタル酸リチウム基板を利用し、支持体に相当する支持基板５０は、Ｓｉ基板を利用する。ここで、圧電単結晶基板１は、タンタル酸リチウム基板の他、ニオブ酸リチウム基板、四ホウ酸リチウム基板やランガサイト基板、ニオブ酸カリウム基板を用いても構わない。また、支持基板５０は、Ｓｉ基板の他、ガラス等のセラミック、水晶、サファイアまたは圧電単結晶基板等を用いても構わない。
【００３０】
そして、図４（Ｂ）に示すように、圧電単結晶基板１の表面１２側から水素イオンを注入することで、圧電単結晶基板１にイオン注入部分１００を形成する（図３：Ｓ１０１）。例えば圧電単結晶基板１にタンタル酸リチウム基板を用いれば、加速エネルギー１５０ＫｅＶで１．０×１０１７ａｔｏｍ／ｃｍ2のドーズ量により水素イオン注入を行うことにより、表面１２から深さ約１μｍの位置に水素分布部分が形成されて、イオン注入部分１００が形成される。このイオン注入部分１００は、圧電単結晶基板に注入されたイオン元素の濃度がピークになる部分である。ここで、圧電単結晶基板１の厚みは、水素分布部分の深さに対して１０倍以上の厚みであることが好ましい。この理由は、圧電単結晶基板１に過剰な反りが生じるためである。
なお、圧電単結晶基板１にタンタル酸リチウム基板以外の素材を用いた場合、それぞれの基板に応じた条件でイオン注入を行う。
【００３１】
ここで、上記Ｓ１０１のイオン注入工程においてイオンを注入すると、圧電単結晶基板１は、図５（Ａ）に示すように、圧電単結晶基板１のイオン注入部分１００側を凸にして反りが生じる。この反りが生じる理由は、圧電単結晶基板１のイオン注入部分において圧電材料の結晶格子間距離が、注入されたイオン元素によって拡がるためである。
このように反った状態で圧電単結晶基板１と支持基板５０とを接合した場合（後述の図６（Ｃ）参照）、イオン注入部分１００側の面１２の圧電材料は、結晶格子間距離がイオン注入前の結晶格子間距離に比べて伸びた状態で支持基板５０と接合することになる。そのため、支持基板５０と接合した後に圧電薄膜１０を分離した場合、圧電薄膜１０の結晶格子間距離は、イオン注入前の結晶格子間距離に比べて拡がった状態となってしまう（後述の図７（Ａ）参照）。
【００３２】
そこで、図５（Ｂ）に示すように、圧電単結晶基板１におけるイオン注入部分１００側の面１２に対向する裏面１３に圧縮応力膜９０を形成する（図３：Ｓ１０２）。圧縮応力膜９０は、圧電単結晶基板１におけるイオン注入部分１００側の面１２を圧縮する膜である。圧縮応力膜９０は、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化タンタルなどを用いることができる。圧縮応力膜９０は、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等により、圧電単結晶基板１におけるイオン注入部分１００側の面１２に対向する裏面１３に成膜される。ただし、いずれの成膜方法でも圧電単結晶基板１におけるイオン注入部分１００側の面１２を圧縮する膜が成膜されるよう、材料や膜厚などの成膜条件を設定する。ここで、圧電単結晶基板１におけるイオン注入部分１００側の面１２に圧縮応力をかける方法としては、上記に述べた成膜方法のほかに、次のような２つの方法を用いてもよい。まず１つ目の方法は、圧電単結晶基板１より線膨張係数の小さい材料を用いて圧縮応力膜９０を圧電単結晶基板１の裏面１３に形成し、イオン注入側の面１２に後述の支持体を形成する際（この実施形態では図３Ｓ１０５と図６（Ｃ）参照）、圧縮応力膜９０を形成したときの温度よりも低い温度で形成する方法である。次に２つ目の方法は、圧電単結晶基板１より線膨張係数の大きい材料を用いて圧縮応力膜９０を圧電単結晶基板１の裏面１３に形成し、イオン注入側の面１２に後述の支持体を形成する際（この実施形態では図３Ｓ１０５と図６（Ｃ）参照）、圧縮応力膜９０を形成したときの温度よりも高い温度で形成する方法である。この実施形態では、１つ目の方法を用いている。
【００３３】
上記Ｓ１０２の圧縮応力膜形成工程において圧縮応力膜９０を裏面１３に形成すると、圧縮応力膜９０によって、圧電単結晶基板１における圧電単結晶基板１の厚み方向の中心線Ｃよりイオン注入部分１００側の部分に圧縮応力が印加される。圧電単結晶基板１における中心線Ｃよりイオン注入部分１００側の部分は、この圧縮応力により圧縮されて収縮する。すなわち圧電単結晶基板１は、反りが緩和して略平らになる。
【００３４】
なお、Ｓ１０２の圧縮応力膜形成工程で形成した圧縮応力膜９０の圧縮応力で、圧電単結晶基板１を絶対的に平らにすることは困難である。しかし、反り量を緩和することは容易であり、反り量を緩和することにより、後述のＳ１０６の加熱工程後の圧電薄膜１０の結晶格子間距離は、反り量を緩和しない場合と比べてイオン注入前の結晶格子間距離に近づく。
【００３５】
次に、図６（Ａ）に示すように、圧電単結晶基板１におけるイオン注入部分１００側の面１２に誘電体膜２１を形成する（図３：Ｓ１０３）。誘電体膜２１は、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどを用いることができる。誘電体膜２１は、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等により、成膜される。誘電体膜２１は、弾性表面波デバイスとして得たい物性を満たす構造・材料・膜厚を適宜選択する。
【００３６】
なお、仮に上記Ｓ１０２の圧縮応力膜形成工程を行わずに誘電体膜２１を形成した場合、イオン注入部分１００側の面１２の圧電材料は、結晶格子間距離がイオン注入前の結晶格子間距離に比べて伸びた状態で誘電体膜２１と接することになる。この場合、後述のＳ１０６の加熱工程による注入イオン元素の脱気等で、イオン注入後に拡がった圧電薄膜１０の結晶格子間距離がイオン注入前の結晶格子間距離に戻ろうとする際に、戻るのを阻害する力が誘電体膜２１により掛かることになる。そのため、この実施形態では、上記Ｓ１０２の圧縮応力膜形成工程を行った後に誘電体膜２１を形成している。同様に、上記Ｓ１０３の工程において誘電体膜２１の代わりに所定の金属膜を形成する場合や、上記Ｓ１０３の工程や後述のＳ１０４の工程を行わずに支持体５０を圧電単結晶基板１におけるイオン注入部分１００側の面１２に直接に接合する場合も、上記Ｓ１０２の圧縮応力膜形成工程を行った後に所定の金属膜を形成したり接合したりする必要がある。
【００３７】
次に、図６（Ｂ）に示すように、支持基板５０と接合するための接合膜２２を誘電体膜２１の表面に形成する（図３：Ｓ１０４）。さらに、接合膜２２の表面を研磨することにより平坦化する。接合膜２２は、無機材料からなり、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどを用いることができる。接合膜２２は、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等により、成膜される。ここで、支持基板５０と誘電体膜２１と接合膜２２とからなる部分が、本発明の「支持体」に相当する。
【００３８】
次に、図６（Ｃ）に示すように、支持基板５０を圧電単結晶基板１上の接合膜２２の表面に接合する（図３：Ｓ１０５）。
なお、この接合には、直接接合と呼ばれる活性化接合や親水化接合、あるいは、金属層を介した相互拡散を利用した接合を用いることができる。また、本実施形態では、支持基板５０を圧電単結晶基板１に接合しているが、実施の際は、支持基板５０を、成膜等により圧電単結晶基板１上に形成しても構わない。
【００３９】
次に、図６（Ｃ）に示す圧電単結晶基板１と支持基板５０との接合体を（この実施形態では５００℃まで）加熱し、イオン注入部分１００を分離面とした分離を行う（図３：Ｓ１０６）。ここで、Ｓ１０６の分離工程は、減圧雰囲気下で加熱すれば、加熱温度を低くすることができる。
Ｓ１０６の分離工程により、図７（Ａ）に示すように、支持基板５０上の誘電体膜２１の表面に、単結晶の圧電薄膜１０が形成される。
【００４０】
ここで、Ｓ１０５の接合工程において圧電単結晶基板１は、反りが緩和された略平らな状態で支持基板５０に接合される。さらに、Ｓ１０６の分離工程では５００℃まで加熱しているため、圧電薄膜１０中に存在していた注入イオン元素（ここでは水素）が圧電薄膜１０から脱気されるとともに、Ｓ１０１のイオン注入工程に起因した圧電薄膜１０の結晶歪が補正される。これらにより、イオン注入により拡がった圧電薄膜１０の結晶格子間距離は、安定したイオン注入前の結晶格子間距離に戻る。そのため、この実施形態における圧電薄膜１０は、安定した良好な圧電性を有する。
また、この実施形態では、圧電薄膜１０がイオン注入前の結晶格子間距離で支持基板５０上に形成されるため、圧電薄膜１０にせん断応力がかからない。
【００４１】
従って、この実施形態の圧電デバイスの製造方法によれば、圧電薄膜１０の圧電性の劣化と圧電薄膜１０の破損を防ぐことができる。
【００４２】
なお、圧電薄膜１０を単結晶薄膜とすることで、スパッタ、蒸着、ＣＶＤ法等で成膜される多結晶薄膜より圧電性に優れた薄膜を形成することができる。また、圧電単結晶基板１の結晶方位が圧電薄膜１０の結晶方位となるため、圧電デバイスの特性に応じた結晶方位を有する圧電単結晶基板１を用意することで、該特性に応じた結晶方位を有する圧電薄膜１０を形成できる。また、イオン注入、接合、分離により単結晶薄膜を形成しているため、１枚の圧電単結晶基板１から複数の圧電薄膜１０を形成することができるため、単結晶の圧電材料を節約することができる。
【００４３】
次に、分離形成した圧電薄膜１０の表面をＣＭＰ処理等により研磨して平坦化する（図３：Ｓ１０７）。この表面粗さは、算術平均粗さＲａで０．５ｎｍ以下が好ましい。
次に、図７（Ｂ）に示すように、圧電薄膜１０の表面上に、Ａｌ（アルミニウム）等を用いて、所定膜厚の上部電極６０Ａ，６０ＢとＩＤＴ（ＩｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極６０Ｃを形成する（図３：Ｓ１０８）。ここで、上部電極６０Ａ、６０ＢとＩＤＴ電極６０Ｃが、本発明の「電極膜」に相当する。
なお、電極６０Ａ〜６０Ｃには、Ａｌのみでなく、デバイスの仕様に応じて、Ａｌ，Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｕ等を単体もしくは複数積層して用いてもよい。
【００４４】
次に、図７（Ｃ）に示すように、圧電薄膜１０及び電極６０Ａ〜６０Ｃを保護するため、圧電薄膜１０及び電極６０Ａ〜６０Ｃの表面に絶縁膜７０を形成する（図３：Ｓ１０９）。
【００４５】
次に、図８（Ａ）に示すように、絶縁膜７０の上部電極６０Ａ，６０Ｂを露出させる領域に開口部８２Ａ、８２Ｂをエッチング等で形成する（図３：Ｓ１１０）。
【００４６】
次に、図８（Ｂ）に示すように、外部端子を形成する（図３：Ｓ１１１）。詳述すると、上部電極６０Ａ、６０Ｂ上にバンプパッド６１Ａ、６１Ｂを形成し、両バンプパッド６１Ａ、６１Ｂ上にバンプ６２Ａ、６２Ｂを形成する。
【００４７】
最後に、支持基板５０上に形成された複数の薄膜型圧電デバイスから個別の薄膜型圧電デバイスに分割する分割工程を経て、モールド金型を用いたパッケージングを行う。このようにして薄膜型圧電デバイス（弾性表面波共振子）を形成する。そのため、複数の薄膜型圧電デバイスを一括製造できる。従って、この実施形態によれば、複数の薄膜型圧電デバイスを一括製造できるため、薄膜型圧電デバイスの製造コストを大幅に削減できる。
【００４８】
ここで、以上のようにして得られた本実施形態の弾性表面波共振子の特性と、本実施形態の弾性表面波共振子の比較例である弾性表面波共振子の特性と、を測定した結果を表１に示す。比較例の弾性表面波共振子が本実施形態の弾性表面波共振子と相違する点は、製造する際に圧電単結晶基板１の裏面１３に圧縮応力膜９０を形成しなかった点であり、その他の製造方法および構成については同じである。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
表１の上段に示されている比較例の弾性表面波共振子は、上述したように、圧電単結晶基板１のイオン注入面側の面１２に圧縮応力を印加せずに圧電薄膜１０を支持基板５０に形成して作製したものである。一方、表１の下段に示されている本実施形態の弾性表面波共振子は、圧電単結晶基板１が平らになるよう圧電単結晶基板１の裏面１３に圧縮応力膜９０として厚み２５０ｎｍの窒化シリコン膜をスパッタリング法で形成して作製したものである。なお、表１の上段に示されている比較例の弾性表面波共振子の反り量が８０ｍｍあたり２２０μｍであったのに対し、表１の下段に示されている本実施形態の弾性表面波共振子の反り量は圧縮応力膜９０の形成によって同じく８０ｍｍあたり２０μｍにまで改善した。
【００５１】
表１に示すように、圧縮応力膜９０を形成した場合と形成しなかった場合では、圧縮応力膜９０を形成した方が圧電性に優れた共振子特性を得られることが明らかとなった。これは、圧電薄膜１０の結晶格子間距離が伸びた状態で圧電薄膜１０が支持基板５０に形成されると圧電性が劣化するが、圧縮応力膜９０によって圧電薄膜１０の結晶格子間距離の伸びを修正した状態で圧電薄膜１０を支持基板５０に形成することによって、圧電薄膜１０の圧電性が回復するためであると考えられる。
【００５２】
次に、本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法について、図９〜図１２を参照して説明する。なお、以下の説明では、圧電デバイスの製造方法として弾性表面波デバイスの製造方法を例に説明する。
【００５３】
図９は、第２の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を示すフローチャートである。図１０，図１１は、図９に示す圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。この第２の実施形態は、上記第１の実施形態と、仮支持体形成工程を経る点で異なり、圧縮応力膜形成工程までは同じである。
【００５４】
圧縮応力膜形成工程（図９、１０：Ｓ２０２）の後、圧電単結晶基板１のイオン注入側の面に被エッチング層３を積層形成する被エッチング層形成工程を行う（図９、１０：Ｓ２０３）。被エッチング層３は、後の仮支持基板除去工程において、圧電薄膜１０や支持材に対して選択性を確保してエッチングできる構成材料を採用するとよく、ＺｎＯ、ＳｉＯ２、ＡｌＮなどの無機材料やＣｕ、Ａｌ、Ｔｉなどの金属材料、ポリイミド系などの有機材料、あるいはそれらの多層膜などを用いることができる。
なお、被エッチング層３は設けられずともよい。
【００５５】
次に、圧電単結晶基板１に積層した被エッチング層３に仮支持体４を形成する仮支持体形成工程を行う（図９、１０：Ｓ２０４）。この実施形態の圧電デバイスの製造方法では、この仮支持体形成工程において、反りが緩和された略平らな状態の圧電単結晶基板１に仮支持体４が形成される。ここで、仮支持体４は被エッチング層３とともに仮支持基板を構成する。被エッチング層３と仮支持体４とからなる仮支持基板は、特に限定されるものではなく、圧電単結晶基板１（圧電薄膜１０）との界面に作用する熱応力が支持体５１よりも小さく、好ましくは略ゼロにすることが可能な構成材料を選定するのがよい。
ここでは仮支持体４の構成材料として圧電単結晶基板１と同種のタンタル酸リチウム基板を採用し、被エッチング層３の構成材料としてＣｕ膜およびＳｉＯ２膜をそれぞれスパッタ成膜により積層したものを採用する。したがって仮支持体４単体の線膨張係数と圧電単結晶基板１単体の線膨張係数は等しく、これにより、被エッチング層３と仮支持体４とからなる複合材である仮支持基板と圧電単結晶基板１（圧電薄膜１０）との界面に作用する熱応力を略ゼロにすることができる。
なお、被エッチング層３の線膨張係数はタンタル酸リチウム基板の線膨張係数と相違するが、上記Ｃｕ膜のような延性が高い構成材料（金属材料など）を圧電単結晶基板１に直接積層するとともに、被エッチング層３の厚みを必要十分な程度に薄くしておくことにより、圧電単結晶基板１（圧電薄膜１０）との界面における熱応力を低減することができる。
【００５６】
上記Ｓ２０４の後、第１の実施形態と同様に、圧電単結晶基板１を加熱して、圧電単結晶基板１に注入された元素の濃度がピークになるイオン注入部分１００を分離面とした分離を行う分離工程を行う（図９、１０：Ｓ２０５）。この結果、イオン注入により拡がった圧電薄膜１０の結晶格子間距離は、安定したイオン注入前の結晶格子間距離に戻る。
【００５７】
そして、第1の実施形態と同様に誘電体膜２１を圧電薄膜１０に形成した後（図９、１０：Ｓ２０６）、その誘電体膜２１に支持体５１を形成する支持体形成工程を行う（図９、１０：Ｓ２０７）。そのため、この実施形態の圧電デバイスの製造方法においても、圧電薄膜１０がイオン注入前の結晶格子間距離で支持体５１上に形成される。この支持体形成工程は、少なくともアニール温度以下、好ましくは分離温度以下で実施できればどのような方法を採用して実現してもよい。
ここで、支持体５１は誘電体膜２１とともに支持基板を構成する。誘電体膜２１と支持基板５１とからなる支持基板は、前述の仮支持基板のように加熱工程における圧電単結晶基板１（圧電薄膜１０）との界面に作用する熱応力を考慮する必要が無く、任意の線膨張係数の構成材料を選定できる。そのため、誘電体膜２１や支持体５１として、単体での線膨張係数が圧電薄膜１０に比べて著しく小さな構成材料を採用することも可能になり、弾性表面波デバイスの温度―周波数特性を大幅に改善させられる。また、誘電体膜２１や支持体５１として熱伝導性の良い構成材料を採用することで、弾性表面波デバイスの放熱性、耐電力性を良化できる。さらに、誘電体膜２１や支持体５１として安価な構成材料、形成方法を採用することで、弾性表面波デバイスの製造コストを低廉にできる。
【００５８】
次に、被エッチング層３および仮支持体４からなる仮支持基板を除去する仮支持基板除去工程を行う（図９、１１：Ｓ２０８）。この工程は、少なくともアニール温度以下、好ましくは分離温度以下で実施できればどのような方法を採用して実現してもよい。
ここでは、被エッチング層３および仮支持体４からなる仮支持基板を除去するために、被エッチング層３をウエットエッチング、あるいはドライエッチングする。一般的には、被エッチング層３が無機系材料、金属系材料であればウエットエッチングを用い、有機系材料であればドライエッチングを用いる。これにより、圧電薄膜１０に不要な応力や衝撃を与えることなく被エッチング層３および仮支持体４を除去でき、圧電薄膜１０における不具合の発生を抑止できる。なお、被エッチング層３から分離した仮支持体４は、その後の弾性表面波デバイスの製造で再利用すると好適である。
【００５９】
最後に、第1の実施形態と同様に電極形成等を行い（図９、１１：Ｓ２０９〜Ｓ２１２）、分割工程とモールド工程を経て、弾性表面波デバイスを得る。
【００６０】
以上より、第２の実施形態により得られるデバイスは、第１の実施形態で製造する場合とは圧電薄膜１０の表裏が逆向きの弾性表面波デバイスとなる。ここで、第１の実施形態で製造する場合とは圧電薄膜１０の表裏が逆向きの弾性表面波デバイス１０の構造に基づく本発明の作用効果の一例を、図１２を参照して説明する。
【００６１】
図１２（Ａ）は、第１の実施形態で製造する弾性表面波デバイスの模式図、図１２（Ｂ）は、第２の実施形態で製造する弾性表面波デバイスの模式図である。いずれの場合も、イオン注入工程で圧電単結晶基板１にイオン注入面Ａからイオンを注入することでイオン注入部分１００を形成し、イオン注入部分１００を分離面Ｂとして圧電単結晶基板１から圧電薄膜１０を分離する。第１の実施形態では、イオン注入面Ａに支持基板を形成することになり、圧電薄膜１０の分離面Ｂにデバイスの機能電極６０Ｃを形成することになる。一方、第２の実施形態では、イオン注入面Ａに仮支持基板を形成した後、分離面Ｂに支持基板を形成し、仮支持基板を除去した後のイオン注入面Ａにデバイスの機能電極６０Ｃを形成することになる。
【００６２】
イオン注入部分１００を分離面として圧電単結晶基板１から圧電薄膜１０を分離形成する方法により形成した圧電薄膜１０では、加熱工程で結晶性や圧電性を回復していても一定程度の水素イオンの残留がある。そして、水素イオンの残留密度は圧電単結晶基板１におけるイオン注入部分１００となる領域、即ち圧電薄膜１０における分離面Ｂの近傍領域で大きく、イオン注入面Ａの近傍領域で小さい。水素イオンの残留密度が小さい領域ほど局所的な圧電性の劣化が少ない傾向があるため、分離面Ｂの近傍領域では圧電性の劣化の程度が大きく、イオン注入面Ａ近傍では圧電性の劣化の程度が小さい。したがって、本実施形態で製造する弾性表面波デバイスでは、圧電性の劣化が少ないイオン注入面Ａに機能電極６０Ｃを形成することで、第１の実施形態で製造する弾性表面波デバイスよりも、さらに良好なデバイス特性が得られる。
【００６３】
次に、第３の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法について、図を参照して説明する。なお、以下の説明では、圧電デバイスの製造方法として弾性表面波デバイスの製造方法を例に説明する。
図１３は、第３の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を示すフローチャートである。図１４（Ａ）は、圧縮応力膜により圧電単結晶基板の反った様子を模式的に示す図である。図１４（Ｂ）は、圧縮応力膜により反った圧電単結晶基板の表面に対してイオンを注入している様子を模式的に示す図である。図１４（Ｃ）は、イオン注入工程を経て圧電単結晶基板の反りが緩和された様子を模式的に示す図である。
【００６４】
この実施形態の圧電デバイスの製造方法が第１の実施形態に示した圧電デバイスの製造方法と相違する点は、圧縮応力膜形成工程をイオン注入工程の前に行う点である。即ち、図１３のＳ３０３〜Ｓ３１１は、それぞれ第１の実施形態に示したＳ１０３〜Ｓ１１１と同じである。
【００６５】
詳述すると、まず、Ｓ３０１の圧縮応力膜形成工程において圧縮応力膜９０を裏面１３に形成する。その結果、圧縮応力膜９０によって、圧電単結晶基板１における圧電単結晶基板１の表面１２側に圧縮応力が印加される（図１４（Ａ）参照）。この圧縮応力により、圧電単結晶基板１における中心線Ｃより面１２側の部分は圧縮されて収縮する。この結果、圧電単結晶基板１は、圧電単結晶基板１の圧縮応力膜９０側を凸にして反りが生じる。
【００６６】
そして、Ｓ３０２のイオン注入工程においてイオンを注入すると（図１４（Ｂ）参照）、圧電単結晶基板１のイオン注入部分において圧電材料の結晶格子間距離が、注入されたイオン元素によって拡がる。これにより、圧電単結晶基板１は、反りが緩和して略平らになる（図１４（Ｃ）参照）。
【００６７】
そのため、Ｓ３０５の接合工程において圧電単結晶基板１は、平らな状態で支持基板５０に接合される。さらに、Ｓ３０６の分離工程では５００℃まで加熱しているため、圧電薄膜１０中に存在していた注入イオン元素（ここでは水素）が圧電薄膜１０から脱気されるとともに、Ｓ１０１のイオン注入工程に起因した圧電薄膜１０の結晶歪が補正される。これらにより、イオン注入により拡がった圧電薄膜１０の結晶格子間距離は、安定したイオン注入前の結晶格子間距離に戻る。
従って、この実施形態の圧電デバイスの製造方法によれば、第１の実施形態の圧電デバイスの製造方法と同様の効果を奏する。
【００６８】
次に、第４の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法について、図を参照して説明する。なお、以下の説明では、圧電デバイスの製造方法として弾性境界波デバイスの製造方法を例に説明する。
【００６９】
図１５は、第４の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を示すフローチャートである。図１６は、第４の実施形態に係る圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。
【００７０】
この実施形態の圧電デバイスの製造方法は、第１の実施形態に示した圧電デバイスの製造方法における絶縁膜７０の形成工程（図３：Ｓ１０９）を、誘電体膜７１の形成工程（図１５：Ｓ４０９）に置き換えたものである。即ち、図１５のＳ４０１〜Ｓ４０８、Ｓ４１０、Ｓ４１１は、それぞれ第１の実施形態に示した図３のＳ１０１〜Ｓ１０８、Ｓ１１０、Ｓ１１１と同じである。
【００７１】
この実施形態においても、Ｓ４０２の圧縮応力膜形成工程で圧縮応力膜９０を形成して圧電単結晶基板１の反りを緩和し、Ｓ４０５の接合工程において平らな圧電単結晶基板１を支持基板５０に接合し、Ｓ４０６の分離工程において加熱分離している。
従って、この実施形態の圧電デバイスの製造方法によれば、第１の実施形態の圧電デバイスの製造方法と同様の効果を奏する。
【００７２】
次に、第５の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法について、図を参照して説明する。
図１７は、第５の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を示すフローチャートである。図１８〜図２０は、図１７に示す圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。なお、以下の説明では、圧電デバイスの製造方法として、弾性バルク波デバイス（図１９参照）、板波デバイス（図２０参照）、及びラム波デバイスなどのメンブレン構造を持つ圧電デバイスの製造方法を例に説明する。
【００７３】
この実施形態の圧電デバイスの製造方法は、図１７のＳ５０１、Ｓ５０２、Ｓ５０８の工程が図３のＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０８の工程と共通し、その他の工程（Ｓ５０３〜Ｓ５０７、Ｓ５０９〜Ｓ５１２）が相違するものである。
【００７４】
まず、Ｓ５０１のイオン注入工程とＳ５０２の圧縮応力膜形成工程とを経た圧電単結晶基板１を用意する。ここで、この圧電単結晶基板１は、両工程を経ているため反りが緩和されて略平らな状態になっている。
【００７５】
そして、圧電単結晶基板１におけるイオン注入部分１００側の面１２に、図１８（Ａ）に示すように、Ａｌ（アルミニウム）等を用いて所定膜厚の下部電極膜２０を形成する（図１７：Ｓ５０３）。ここで、下部電極膜２０には、Ａｌのみでなく、デバイスの仕様に応じて、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｕ等を単体もしくは複数積層して用いてもよい。
なお、下部電極膜２０を有さない構造の板波デバイス（図２０参照）を製造する場合は、Ｓ５０３の工程を省略する。
【００７６】
一方、図１８（Ｂ）に示すように、支持基板５０の表面に、所定膜厚の支持層４０を形成する（図１７：Ｓ５０４）。支持層４０は、絶縁性材料からなり、シリコン酸化物や窒化物、アルミニウム酸化物、ＰＳＧ等の無機物や、樹脂等の有機物を利用し、犠牲層３０の除去のためのエッチングガスやエッチング液に対して強い耐性を有するものであればよい。支持層４０は、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、スピン塗布等により、支持基板５０の表面の一定領域（犠牲層３０を形成する領域を除外した領域）に成膜される。即ち、この支持層４０は、圧電薄膜１０が圧電デバイスとして機能しない非振動領域の直下に形成される。そして、支持層４０の膜厚は、メンブレンの中空領域を構成する空隙層８０の深さに応じて設定される。ここで、支持層４０と支持基板５０とからなる部分が、本発明の「支持体」に相当する。
なお、支持層４０は、圧電単結晶基板１や犠牲層３０に対して、線膨張係数を加味した上で材質を決定するとよりよい。
【００７７】
次に、図１８（Ｂ）に示すように、支持基板５０の表面に、所定膜厚の犠牲層３０を形成する（図１７：Ｓ５０５）。犠牲層３０は、上部電極６０と圧電薄膜１０と下部電極２０と支持層４０よりもエッチングされやすい材料からなる。具体的には、Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｌ等の金属や、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＰＳＧ（リンケイ酸ガラス）等の絶縁膜や、有機膜等から、条件に応じて適宜設定する。犠牲層３０は、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、スピン塗布等により、支持基板５０の表面上における空隙層８０となる空間（即ち、圧電薄膜１０が圧電デバイスとして機能する振動領域および孔部８１Ａ、８１Ｂの直下の空間）に、支持層４０の膜厚と同じ膜厚で成膜される。
【００７８】
そして、犠牲層３０及び支持層４０や下部電極２０の表面をＣＭＰ等により平坦化処理する。
【００７９】
次に、図１８（Ｃ）に示すように、圧電単結晶基板１上の下部電極２０と支持基板５０の犠牲層３０及び支持層４０とを接合する（図１７：Ｓ５０６）。
なお、この接合方法は、第１の実施形態と同じである。
【００８０】
次に、図１８（Ｃ）に示す圧電単結晶基板１と支持基板５０との接合体を（この実施形態では５００℃まで）加熱し、イオン注入部分１００を分離面とした分離を行う（図１７：Ｓ５０７）。この分離工程により、図１８（Ｄ）に示すように、支持基板５０上の下部電極２０の表面に、単結晶の圧電薄膜１０が形成される。
なお、この分離方法は、第１の実施形態と同じである。
【００８１】
次に、弾性バルク波デバイス（図１９参照）であれば、Ｓ５０８のポリッシングの後、圧電薄膜１０の表面上に、Ａｌ（アルミニウム）等を用いて所定膜厚の上部電極６３Ｂ、６３Ｃを形成する（図１７：Ｓ５０９）。ここで、上部電極６３Ｂ、６３Ｃも、下部電極と同様に、Ａｌのみでなく、デバイスの仕様に応じて、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｕ等を単体もしくは複数積層して用いることができる。また、板波デバイス（図２０参照）であれば、Ｓ５０８のポリッシングの後、圧電薄膜１０の表面上に、Ａｌ（アルミニウム）等を用いて所定膜厚の上部電極６０Ａ，６０ＢとＩＤＴ電極６０Ｃを形成する（図１７：Ｓ５０９）。これらの上部電極６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃも、Ａｌのみでなく、デバイスの仕様に応じて、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｕ等を単体もしくは複数積層して用いることができる。
【００８２】
次に、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト膜をパターニングした後、エッチングガスを流入させることで、犠牲層３０の一部を圧電薄膜１０の表面側に露出させる孔部８１Ａ，８１Ｂを形成する（図１７：Ｓ５１０）。板波デバイス（図２０参照）であれば、同時に、下部電極２０の一部を圧電薄膜１０の表面側に露出させる開口部も形成する。
【００８３】
そして、エッチングガスもしくはエッチング液を孔部８１Ａ，８１Ｂを介して流入させることで、犠牲層３０を除去する（図１７：Ｓ５１１）。これにより、犠牲層３０が形成されていた空間は、図１９に示すような空隙層８０、図２０に示すような空隙層８０′となる。
【００８４】
次に、第１の実施形態の圧電デバイスの製造方法と同様に、外部端子を形成する（図１７：Ｓ５１２）。この際、弾性バルク波デバイス（図１９参照）であれば、引き回し配線６３Ａを外部端子として形成する。
【００８５】
最後に、支持基板５０上に形成された複数の薄膜型圧電デバイスから個別の薄膜型圧電デバイスに分割する分割工程を経て、モールド金型を用いたパッケージングを行う。このようにして薄膜型圧電デバイスを形成する。
【００８６】
以上より、この実施形態においても、Ｓ５０２の圧縮応力膜形成工程で圧縮応力膜９０を形成して圧電単結晶基板１の反りを緩和し、Ｓ５０６の接合工程において平らな圧電単結晶基板１を支持基板５０に接合し、Ｓ５０７の分離工程において加熱分離している。
【００８７】
従って、この実施形態の圧電デバイスの製造方法によれば、第１の実施形態の圧電デバイスの製造方法と同様の効果を奏する。さらに、図１８（Ｄ）に示すように圧電薄膜１０はイオン注入部分１００であった面が上側になるため、図１９、図２０に示すように上部電極６３Ｃ又はＩＤＴ電極６０Ｃ側へ応力が印加される。よって、犠牲層３０を除去した際に、圧電薄膜１０と支持層４０との距離が近くても、スティッキング現象を引き起こし難い。
【００８８】
次に、第６の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法について、図を参照して説明する。第６の実施形態の圧電デバイスの製造方法が第２の実施形態に示した圧電デバイスの製造方法と相違する点は、圧縮応力膜形成工程の代わりに、引張応力膜形成工程を行う点である。
【００８９】
図２１は、第６の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法を示すフローチャートである。図２２は、図２１に示す圧電デバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。図２３（Ａ）は、イオン注入工程を経た圧電単結晶基板の反った様子を模式的に示す図である。図２３（Ｂ）は、引張応力膜により圧電単結晶基板の反りが緩和された様子を模式的に示す図である。
【００９０】
図２１に示す第６の実施形態の圧電デバイスの製造方法は、図９に示したＳ２０２〜Ｓ２０４をＳ６０２、Ｓ６０４に置き換えてＳ２０８をＳ６０８に置き換えたものであり、その他の工程（Ｓ２０１、Ｓ２０５〜Ｓ２０７、Ｓ２０９〜Ｓ２１２）については同じである。そのため、Ｓ６０２、Ｓ６０４、Ｓ６０８について以下詳述する。
【００９１】
まず、図２２、図２３に示すように、圧電単結晶基板１におけるイオン注入部分１００側の面１２に引張応力膜９１を形成する（図２１：Ｓ６０２）。引張応力膜９１は、圧電単結晶基板１におけるイオン注入部分１００側の面１２を引っ張る膜である。また、引張応力膜９１は、第２の実施形態で述べた被エッチング層３（図１０参照）も兼ねており、後のＳ２０８において、圧電薄膜１０や仮支持体４に対して選択性を確保してエッチングできる構成材料を採用する。引張応力膜９１は、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化タンタルなどを用いることができる。引張応力膜９１は、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等により、圧電単結晶基板１におけるイオン注入部分１００側の面１２に成膜される。ただし、いずれの成膜方法でも圧電単結晶基板１におけるイオン注入部分１００側の面１２を引っ張る膜が成膜されるよう、材料や膜厚などの成膜条件を設定する。
【００９２】
上記Ｓ６０２の引張応力膜形成工程において引張応力膜９１をイオン注入部分１００側の面１２に形成すると、引張応力膜９１によって、圧電単結晶基板１における圧電単結晶基板１の厚み方向の中心線Ｃよりイオン注入部分１００側の部分に引張応力が印加される（図２３参照）。圧電単結晶基板１における中心線Ｃよりイオン注入部分１００側の部分は、この引張応力により引っ張られて収縮する。すなわち圧電単結晶基板１は、反りが緩和して略平らになる。
【００９３】
なお、Ｓ６０２の引張応力膜形成工程で形成した引張応力膜９１の引張応力で、圧電単結晶基板１を絶対的に平らにすることは困難である。しかし、反り量を緩和することは容易であり、反り量を緩和することにより、Ｓ２０５の加熱工程後の圧電薄膜１０の結晶格子間距離は、反り量を緩和しない場合と比べてイオン注入前の結晶格子間距離に近づく。
【００９４】
よって、この実施形態の仮支持体形成工程においても、反りが緩和された略平らな状態の圧電単結晶基板１に仮支持体４が形成される（図２１、図２２：Ｓ６０４）。なお、この工程における仮支持体４の形成方法および材料は、第２の実施形態に示したＳ２０４と同じである。
【００９５】
次に、引張応力膜９１および仮支持体４からなる仮支持基板を除去する仮支持基板除去工程を行う（図１１、図２１：Ｓ６０８）。この工程では、当該仮支持基板を除去するために、第２の実施形態で述べた被エッチング層３の代わりに、引張応力膜９１をウエットエッチング、あるいはドライエッチングする。なお、この工程における仮支持基板の除去方法は、第２の実施形態に示したＳ２０８と同じである。
【００９６】
最後に、第２の実施形態と同様に電極形成等を行い（図１１、図２１：Ｓ２０９〜Ｓ２１２）、分割工程とモールド工程を経て、弾性表面波デバイスを得る。
【００９７】
従って、この実施形態の圧電デバイスの製造方法によれば、第２の実施形態の圧電デバイスの製造方法と同様の効果を奏する。
【００９８】
なお、上述の実施形態では、バルク波の圧電デバイスや板波デバイスを例に説明したが、他に、ジャイロ、ＲＦスイッチ、振動発電素子等、圧電単結晶薄膜からなりメンブレンを有する各種デバイスに対しても、本発明の製造方法を適用することができる。
【００９９】
また、上述の各実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許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。
【符号の説明】
【０１００】
１    圧電単結晶基板
３    被エッチング層
４    仮支持体
５    圧電基板
６    イオン注入層
７    表面
８    結合材
９    支持基板
１０    圧電薄膜
２０    下部電極膜
２１    誘電体膜
２２    接合膜
３０    犠牲層
４０    支持層
５０    支持基板
５１    支持体
６０Ａ、６０Ｂ    上部電極膜
６０Ｃ    ＩＤＴ電極膜
６１Ａ、６１Ｂ    バンプパッド
６２Ａ、６１Ｂ    バンプ
６３Ａ    引き回し配線
６３Ｂ、６３Ｃ    上部電極膜
７０    絶縁膜
７１    誘電体膜
８０    空隙層
８１Ａ，８１Ｂ    孔部
８２Ａ    開口部
９０    圧縮応力膜
９１    引張応力膜
１００    イオン注入部分
【図１】
2012043615.tif 000004
【図２】
2012043615.tif 000005
【図３】
2012043615.tif 000006
【図４】
2012043615.tif 000007
【図５】
2012043615.tif 000008
【図６】
2012043615.tif 000009
【図７】
2012043615.tif 000010
【図８】
2012043615.tif 000011
【図９】
2012043615.tif 000012
【図１０】
2012043615.tif 000013
【図１１】
2012043615.tif 000014
【図１２】
2012043615.tif 000015
【図１３】
2012043615.tif 000016
【図１４】
2012043615.tif 000017
【図１５】
2012043615.tif 000018
【図１６】
2012043615.tif 000019
【図１７】
2012043615.tif 000020
【図１８】
2012043615.tif 000021
【図１９】
2012043615.tif 000022
【図２０】
2012043615.tif 000023
【図２１】
2012043615.tif 000024
【図２２】
2012043615.tif 000025
【図２３】
2012043615.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月18日(2013.3.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
まず、圧縮応力膜形成工程において圧縮応力膜を裏面側に形成すると、圧縮応力膜によって、圧電基板における圧電基板の厚み方向の中心線よりイオン注入側の面に圧縮応力が印加される。この圧縮応力により、圧電基板における中心線よりイオン注入面側の部分は圧縮されて収縮する。この結果、圧電基板は、圧電基板の圧縮応力膜側を凸にして反りが生じる。
そして、イオン注入工程においてイオンを注入すると、圧電基板のイオン注入部分において圧電材料の結晶格子間距離が、注入されたイオン元素によって拡がる。これにより、圧電基板は、反りが緩和して略平らになる。
そのため、イオン注入工程の後に行われる支持体形成工程において、圧電基板は、反りが緩和された略平らな状態で支持基板に形成される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
また、この発明の圧電デバイスの製造方法では、少なくとも、犠牲層形成工程、露出工程、および犠牲層除去工程を有する。
犠牲層形成工程は、圧電薄膜と支持体との間に形成される空隙層となる空間に犠牲層を形成する。露出工程は、圧電薄膜をエッチングし、犠牲層の一部を圧電薄膜側に露出させる孔部を形成する。犠牲層除去工程は、孔部を介して犠牲層を除去する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
以上より、第２の実施形態により得られるデバイスは、第１の実施形態で製造する場合とは圧電薄膜１０の表裏が逆向きの弾性表面波デバイスとなる。ここで、第１の実施形態で製造する場合とは圧電薄膜１０の表裏が逆向きの弾性表面波デバイスの構造に基づく本発明の作用効果の一例を、図１２を参照して説明する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
そのため、Ｓ３０５の接合工程において圧電単結晶基板１は、平らな状態で支持基板５０に接合される。さらに、Ｓ３０６の分離工程では５００℃まで加熱しているため、圧電薄膜１０中に存在していた注入イオン元素（ここでは水素）が圧電薄膜１０から脱気されるとともに、Ｓ３０２のイオン注入工程に起因した圧電薄膜１０の結晶歪が補正される。これらにより、イオン注入により拡がった圧電薄膜１０の結晶格子間距離は、安定したイオン注入前の結晶格子間距離に戻る。
従って、この実施形態の圧電デバイスの製造方法によれば、第１の実施形態の圧電デバイスの製造方法と同様の効果を奏する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
次に、図１８（Ｂ）に示すように、支持基板５０の表面に、所定膜厚の犠牲層３０を形成する（図１７：Ｓ５０５）。犠牲層３０は、上部電極６０と圧電薄膜１０と下部電極２０と支持層４０よりもエッチングされやすい材料からなる。具体的には、Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｌ等の金属膜や、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＰＳＧ（リンケイ酸ガラス）等の絶縁膜や、有機膜等から、条件に応じて適宜設定する。犠牲層３０は、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、スピン塗布等により、支持基板５０の表面上における空隙層８０となる空間（即ち、圧電薄膜１０が圧電デバイスとして機能する振動領域および孔部８１Ａ、８１Ｂの直下の空間）に、支持層４０の膜厚と同じ膜厚で成膜される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
次に、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト膜をパターニングした後、エッチングガスを流入させることで、犠牲層３０の一部を圧電薄膜１０の表面側に露出させる孔部８１Ａ，８１Ｂを形成する（図１７：Ｓ５１０）。弾性バルク波デバイス（図１９参照）であれば、同時に、下部電極２０の一部を圧電薄膜１０側に露出させる開口部も形成する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
まず、図２２、図２３に示すように、圧電単結晶基板１におけるイオン注入部分１００側の面１２に引張応力膜９１を形成する（図２１、図２２：Ｓ６０２）。引張応力膜９１は、圧電単結晶基板１におけるイオン注入部分１００側の面１２を引っ張る膜である。また、引張応力膜９１は、第２の実施形態で述べた被エッチング層３（図１０参照）も兼ねており、後のＳ２０８において、圧電薄膜１０や仮支持体４に対して選択性を確保してエッチングできる構成材料を採用する。引張応力膜９１は、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化タンタルなどを用いることができる。引張応力膜９１は、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等により、圧電単結晶基板１におけるイオン注入部分１００側の面１２に成膜される。ただし、いずれの成膜方法でも圧電単結晶基板１におけるイオン注入部分１００側の面１２を引っ張る膜が成膜されるよう、材料や膜厚などの成膜条件を設定する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
次に、引張応力膜９１および仮支持体４からなる仮支持基板を除去する仮支持基板除去工程を行う（図１１：Ｓ２０８、図２１：Ｓ６０８）。この工程では、当該仮支持基板を除去するために、第２の実施形態で述べた被エッチング層３の代わりに、引張応力膜９１をウエットエッチング、あるいはドライエッチングする。なお、この工程における仮支持基板の除去方法は、第２の実施形態に示したＳ２０８と同じである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
１    圧電単結晶基板
３    被エッチング層
４    仮支持体
５    圧電基板
６    イオン注入層
７    表面
８    結合材
９    支持基板
１０    圧電薄膜
２０    下部電極膜
２１    誘電体膜
２２    接合膜
３０    犠牲層
４０    支持層
５０    支持基板
５１    支持体
６０Ａ、６０Ｂ    上部電極膜
６０Ｃ    ＩＤＴ電極膜
６１Ａ、６１Ｂ    バンプパッド
６２Ａ、６２Ｂ    バンプ
６３Ａ    引き回し配線
６３Ｂ、６３Ｃ    上部電極膜
７０    絶縁膜
７１    誘電体膜
８０    空隙層
８１Ａ，８１Ｂ    孔部
８２Ａ，８２Ｂ    開口部
９０    圧縮応力膜
９１    引張応力膜
１００    イオン注入部分
【手続補正１０】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
前記圧電薄膜と前記支持体との間に形成される空隙層となる空間に犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、
前記圧電薄膜をエッチングし、前記犠牲層の一部を前記圧電薄膜側に露出させる孔部を形成する露出工程と、
前記孔部を介して前記犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、を有する、請求項１から８のいずれか１項に記載の圧電デバイスの製造方法。
【国際調査報告】
2012043615.tif 000027
2012043615.tif 000028
2012043615.tif 000029
2012043615.tif 000030