(57)【要約】      （修正有）【課題】表面弾性波素子の高周波数化が図れ、周波数温度特性も改善できると共に加工時間を短縮して生産性を高めた表面弾性波素子用複合基板とその製造方法を提供する。【解決手段】表面弾性波素子用複合基板は、圧電基板１と圧電基板よりも小さい熱膨張係数を持つ支持基板２と、支持基板の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３を具備する。表面弾性波素子用複合基板は、多結晶ダイヤモンド薄膜層３と、圧電基板１が直接接合され、厚さが３μｍ以上２０μｍ以下、表面粗さＲａが１０ｎｍ以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、
該圧電基板よりも小さい熱膨張係数を持つ支持基板と、
該支持基板の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層を具備する表面弾性波素子用複合基板において、
上記多結晶ダイヤモンド薄膜層と圧電基板が直接接合され、かつ、該圧電基板の厚さが３μｍ以上２０μｍ以下であり、該圧電基板の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であることを特徴とする表面弾性波素子用複合基板。
【請求項２】
圧電基板と、
該圧電基板よりも小さい熱膨張係数を持つ支持基板と、
該支持基板の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層を具備する表面弾性波素子用複合基板において、
上記多結晶ダイヤモンド薄膜層と圧電基板が金属薄膜を介し直接接合され、かつ、該圧電基板の厚さが３μｍ以上２０μｍ以下であり、該圧電基板の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であることを特徴とする表面弾性波素子用複合基板。
【請求項３】
上記金属薄膜がチタン膜またはクロム膜であることを特徴とする請求項２に記載の表面弾性波素子用複合基板。
【請求項４】
上記支持基板が、シリコン、サファイア、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、ホウ珪酸ガラス、石英ガラスから選択される１種で構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表面弾性波素子用複合基板。
【請求項５】
圧電基板が、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶、水晶、ホウ酸リチウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、ランガサイト、ランガテイトから選択される１種以上のバルク結晶で構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表面弾性波素子用複合基板。
【請求項６】
圧電基板と、
該圧電基板よりも小さい熱膨張係数を持つ支持基板と、
該支持基板の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層を具備する表面弾性波素子用複合基板の製造方法において、
上記支持基板の一方の主面上に多結晶ダイヤモンド薄膜層を形成する工程と、
支持基板上に形成された上記多結晶ダイヤモンド薄膜層と、接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合して接合体を形成する工程と、
上記接合用圧電基板に対して透過性を有する波長のレーザ光源を適用し、かつ、上記接合体の接合用圧電基板における非接合面の表面にレーザ光を照射すると共に、レーザ光の集光点を上記接合用圧電基板の入射面から所定の位置に設定して接合用圧電基板内に改質層を形成する工程と、
上記接合用圧電基板内に形成された改質層を剥離面にして上記接合体から接合用圧電基板剥離部を分離し、厚さが３０μｍ以上１００μｍ以下の圧電基板を形成する工程と、
上記接合用圧電基板剥離部が分離された接合体における圧電基板の表面を研磨して、該圧電基板の厚さを３μｍ以上２０μｍ以下、表面粗さＲａを１０ｎｍ以下とする工程、
を具備することを特徴とする表面弾性波素子用複合基板の製造方法。
【請求項７】
上記支持基板上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層と、接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合して接合体を形成する工程において、
金属薄膜を介して、上記多結晶ダイヤモンド薄膜層と接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合することを特徴とする請求項６に記載の表面弾性波素子用複合基板の製造方法。
【請求項８】
上記支持基板の一方の主面上に多結晶ダイヤモンド薄膜層を形成する工程において、
上記多結晶ダイヤモンド薄膜層をマイクロ波プラズマＣＶＤ法により成膜することを特徴とする請求項６に記載の表面弾性波素子用複合基板の製造方法。
【請求項９】
上記支持基板の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層表面を研磨することを特徴とする請求項６または８に記載の表面弾性波素子用複合基板の製造方法。
【請求項１０】
上記接合用圧電基板剥離部が分離された接合体における圧電基板の表面を研磨して、該圧電基板の厚さを３μｍ以上２０μｍ以下、表面粗さＲａを１０ｎｍ以下とする工程において、
研磨前の圧電基板より薄くなるまで、および／または、研磨前の圧電基板より表面が平坦になるまで研磨することを特徴とする請求項６に記載の表面弾性波素子用複合基板の製造方法。
【請求項１１】
上記支持基板上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層と、接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合して接合体を形成する工程において、
接合前の上記多結晶ダイヤモンド薄膜層と接合用圧電基板の各接合面を洗浄し、各接合面へイオンビームを照射して残留不純物を除去し活性化した後、真空中、常温で直接接合することを特徴とする請求項６に記載の表面弾性波素子用複合基板の製造方法。
【請求項１２】
上記金属薄膜を介して、支持基板上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層と接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合する工程において、
接合前の上記多結晶ダイヤモンド薄膜層と上記接合用圧電基板の各接合面を洗浄し、各接合面へイオンビームを照射して残留不純物を除去し、かつ、多結晶ダイヤモンド薄膜層と接合用圧電基板の少なくとも一方の接合面上に金属薄膜を成膜した後、真空中、常温で直接接合することを特徴とする請求項７に記載の表面弾性波素子用複合基板の製造方法。
【請求項１３】
上記金属薄膜が、膜厚５〜１０ｎｍのチタン膜またはクロム膜であることを特徴とする請求項１２に記載の表面弾性波素子用複合基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯域フィルタや共振子等に適用される表面弾性波素子に係り、特に、表面弾性波素子の高周波数化が図れると共に、周波数特性が温度変化によりシフト（変動）する課題も改善できる表面弾性波素子用複合基板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の通信機器では高周波化や小型化が進展しつつあるため、ＲＦ回路部の高性能化や小型化が要求されるようになってきている。この中で、通信機器の送受信部に用いられる高周波フィルタや発振器に用いられる共振子等の電子素子として、表面弾性波素子［Surface Acoustic Wave Device］（以下、ＳＡＷデバイスと略記する場合がある）がある。ＳＡＷデバイスとは、圧電材料を利用し、高周波信号を表面弾性波に変換し、再度高周波信号に変換する過程で特定の周波数が選び出される現象を利用した素子である。従来、高周波帯域で使用されてきた誘電体フィルタやセラミックフィルタ等に較べて周波数特性の急峻さや波形設計が可能なこと、表面実装が容易なこと、小型・軽量という特性を活かし、携帯電話、スマートフォンに代表される移動体通信機器や、その他、各種センサ、タッチパネル等の通信機器に急速に採用されてきている。特に、近年携帯電話等の小型化・高周波機器の爆発的進展に伴って、その需要が大幅に拡大しつつある。
【０００３】
この表面弾性波素子としては、基板上に、表面弾性波の伝搬媒体としての圧電体層と、一対の櫛歯状電極［ＩＤＴ：Interdigital Transducer］（以下、ＩＤＴ、ＩＤＴ電極、若しくは電極と呼ぶ場合がある）を順次積層して構成されたものが知られている。通常、上記ＩＤＴ電極は、圧電体層上に金属材料層を形成した後、該金属材料層に対しエッチングを施すことにより形成される。
【０００４】
この表面弾性波素子においては、入力用のＩＤＴに電気信号（交流電力）が供給されると、これによる電場により圧電体層に歪が生じる。そして、上記電極が櫛歯型形状であるため、圧電体層に密度の差が生じて表面弾性波が発生する。この表面弾性波は出力用ＩＤＴに伝搬され、この表面弾性波のエネルギーは出力用ＩＤＴによって電気的エネルギーに変換されて出力される。
【０００５】
上記表面弾性波素子が有する透過帯域の中心周波数ｆ０は、櫛歯状電極の間隔λ０ と圧電体層表面上の弾性波の伝搬速度Ｖとから、
ｆ０ ＝Ｖ／λ０
で与えられる。
【０００６】
しかし、２．５ＧＨｚ以上で良好に動作する表面弾性波素子を作製することは困難である。透過帯域の中心周波数ｆ０を上昇させるためには、上記関係式から明らかなように櫛歯状電極の間隔λ０を小さくするか、表面弾性波の伝搬速度Ｖを増加させるかのいずれかを行えばよいが、λ０はフォトリソグラフィ等の加工技術により著しく制限を受ける。現在の量産レベルでは櫛歯状電極の幅は０．４μｍ程度で、櫛歯状電極の間隔λ０は１．６μｍ程度となり、最近ＳＡＷデバイスによく使用されるタンタル酸リチウム基板（ＬＴと略記する場合がある）の伝搬速度３８００ｍ／ｓでは２４００ＭＨｚが限度である。従って、高周波数帯域で動作する表面弾性波素子を得るには、弾性波の伝搬速度Ｖを大きくすることが必要となる。
【０００７】
尚、高周波用のデバイスとして、圧電材料に例えばＡｌＮを用いた圧電薄膜共振子ＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）が検討されている。しかし、圧電薄膜共振子ＦＢＡＲは製造工程が複雑で高価なため、一部の機器にしか利用されていない。
【０００８】
そこで、高周波数帯域で動作する表面弾性波素子の検討が重ねられている。例えば、ダイヤモンド結晶が１８０００ｍ／ｓと非常に大きい音速を有しているため、この高音速特性を利用した表面弾性波素子の研究開発（特許文献１〜２参照）が進められている。そして、非特許文献１においては、シリコン基板上に多結晶ダイヤモンド結晶を形成した後、櫛歯状電極および酸化亜鉛層を形成した表面弾性波素子の製造が紹介されている。非特許文献１においては、製造された表面弾性波素子が１００００ｍ／ｓ以上の音速と十分に高い励振効率を有していると開示している。
【０００９】
一方、高周波数帯域で動作することが求められる表面弾性波素子においては、温度変化により圧電基板（圧電体層）が伸縮するため周波数特性がシフト（変動）するという別な課題も存在している。この温度特性を改善するため、ＩＤＴ電極が形成された圧電基板と、該圧電基板よりも熱膨張係数が小さくかつ圧電基板よりも厚みが大きい補助基板を直接接合させた複合基板が提案されている（例えば特許文献３参照）。ガラスやシリコン等から成る上記補助基板が圧電基板に直接接合されることで、補助基板により圧電基板の伸縮が抑制されるため温度特性を改善できる。そして、圧電基板と補助基板の熱膨張係数の差を大きくする程、温度特性の改善効果は大きい。しかし、熱膨張係数が異なる圧電基板と補助基板を直接接合させた複合基板（ウェハ）は、表面弾性波素子製造工程中の熱処理等の温度変化により反ってしまったり、直接接合された基板同士が剥がれたりすることがあるため、プロセス温度を経る表面弾性波素子の製造過程でパターニングの精度が悪化し、自動ハンドリングが困難となる問題があった。この事態は、圧電基板と補助基板の熱膨張係数の差が大きい程、また、複合基板（ウェハ）サイズが大きい程、ウェハの反りが大きくなり、直接接合させた基板同士が剥がれ易くなって顕著になることが分かっている。そして、複合基板（ウェハ）の反りが許容値を超えたり、直接接合させた基板同士が剥がれたりした場合、複合基板（ウェハ）を製造工程に流すことができなくなるという問題を有していた。
【００１０】
そこで、特許文献４では、圧電基板と該圧電基板よりも熱膨張係数が小さい支持基板（特許文献３の補助基板に対応する）を貼り合わせた複合基板であって、該支持基板は、同じ材料で作られた第１基板と第２基板とがブレードで剥離可能な強度で直接接合により接合され、第１基板のうち上記２基板との接合面とは反対側の面で上記圧電基板と貼り合わされた複合基板を開示している。この複合基板においては、プロセス温度変化に応じて発生する複合基板の反りが小さく抑えられると共に、表面弾性波素子を作製した後は、ブレードで第１基板から第２基板を剥がして除去すれば支持基板の厚さを簡単に薄くでき、デバイスの薄型化要請に対応できる利点を有している。但し、デバイスの薄型化要請には対応できる反面、支持基板が薄くなる分、表面弾性波素子の温度特性は低下する。
【００１１】
このように周波数特性が温度変化によりシフト（変動）する問題は、特許文献３〜４の方法を採用することで解決の可能性は見えてきた。しかし、高周波数帯域で動作する表面弾性波素子を得るため、信号伝搬速度を向上させると共に周波数特性の温度変化も抑制可能な表面弾性波素子は未だ見出されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平９−０５１２４８号公報（段落００５３−００５５参照）
【特許文献２】特開平６−２６８４６３号公報（段落００３１−００３４参照）
【特許文献３】特開平１１−５５０７０号公報
【特許文献４】ＷＯ２０１４／１２９４３２号公報
【特許文献５】特開２００２−９４３５５号公報（段落００１７、００３１参照）
【特許文献６】特願２０１８−０５２２０３号明細書（請求項６参照）
【特許文献７】特開２０１３−４９１６１号公報（請求項１、段落０００６参照）
【特許文献８】特開２０１７−２２２８３号公報（請求項１参照）
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】第６回ダイヤモンドシンポジウム（平成４年１１月２６〜２７日）講演予稿集の９０〜９１ページ：P21「ＺｎＯ／多結晶ダイヤモンド構造の表面弾性波と高周波フィルターヘの応用」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
通信機器の分野では、利用周波数帯資源の枯渇により、より一層の高周波数化が指向されてきており、表面弾性波素子においても更なる高周波数化の技術が求められている。表面弾性波素子を高周波数化するため、これまでは主に電極寸法を微小化する方法が行われてきたが、周波数を決定する電極間隔の微小化は、現在のリソグラフィ技術では上述したように限界に近づきつつある。また、電極寸法の微小化によって周波数を上昇できても、電極の細線化や電極間隔の微細化は素子構造自体を壊れ易くしパワー特性を得ることができないという問題を生じさせている。
【００１５】
そこで、表面弾性波を高速に伝達する素子として、特許文献１においては、シリコン基板上にマイクロ波プラズマＣＶＤ法によりダイヤモンド薄膜を成膜し、該ダイヤモンド薄膜表面を研磨して平坦化し、かつ、平坦化されたダイヤモンド薄膜表面にスパッタリング法により圧電体（ＺｎＯ）膜を堆積させた後、該圧電体膜上に櫛歯状電極（金属アルミニウム）を形成した表面弾性波素子が開示され、また、特許文献２においては、シリコン基板上に酸素−アセチレン炎バーナーによる燃焼炎法によりダイヤモンド膜を形成し、該ダイヤモンド膜上に櫛歯状電極（金属アルミニウム）を形成した後、高周波マグネトロンスパッタリング法により圧電体（ＺｎＯ）層を成膜した表面弾性波素子が開示されている。
【００１６】
しかし、ＣＶＤ法やスパッタリング法等の成膜法によりダイヤモンド薄膜上に形成された圧電体（ＺｎＯ）層の膜質は良好ではなく、十分な電気機械結合係数が得られないという問題が指摘されている（特許文献５の段落００１７参照）。
【００１７】
この問題を解決するため、特許文献５では、圧電体層（圧電体バルク単結晶）の第１の主面上に形成された電気−機械変換電極と、圧電体層の第２の主面上に形成されたダイヤモンド層と、該ダイヤモンド層と接着材を介して接着された支持基板を具備する表面弾性波素子を提案している。
【００１８】
しかし、特許文献５の段落００３１に記載されているように、圧電体バルク単結晶基板（圧電体層）上にマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いて多結晶ダイヤモンド層を形成するとき、基板（圧電体バルク単結晶基板）温度を８５０℃にして成膜がなされており、基板温度が急上昇や急降下すれば、圧電体バルク単結晶基板（圧電体層）の焦電性により圧電体バルク単結晶基板が破壊されてしまったり、マイクロ波パワーや基板加熱により圧電体バルク単結晶基板が変質して圧電体特性が低下してしまう別の問題を有していた。例えば、タンタル酸リチウム基板を用いた場合、キュリー温度が６５０℃であるため、タンタル酸リチウム基板上に多結晶ダイヤモンド層を成膜した後に圧電性がなくなり、ＳＡＷデバイスとしての機能を得られなくなってしまう問題が存在した。更に、特許文献５においては、上記ダイヤモンド層と支持基板（シリコン基板、ガラス基板、セラミック基板等）とを接着材（エポキシ型樹脂接着剤、半田合金等）を用いて接合（接着）させているため、接着材が熱で軟化し、応力で動いたりし、冷熱サイクル試験では一部に剥離が見られる等信頼性に欠けるという問題も有していた。
【００１９】
このような技術的背景の下、本発明者は、表面弾性波の伝搬速度を大きくして表面弾性波素子の高周波数化を実現し、周波数特性が温度変化によりシフト（変動）する課題を改善すると共に、バルク結晶で構成された圧電基板を具備する表面弾性波素子用複合基板とその製造方法を既に提案している（特許文献６参照）。
【００２０】
すなわち、この表面弾性波素子用複合基板は、バルク結晶で構成された圧電基板と、該圧電基板よりも小さい熱膨張係数を持つ支持基板の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層とを常温接合法により直接接合し、多結晶ダイヤモンド薄膜層と直接接合された圧電基板の非接合面を研磨して薄膜化することで得られるものであった。
【００２１】
そして、提案した表面弾性波素子用複合基板を用いた表面弾性波素子においては、圧電基板よりも小さい熱膨張係数を持つ支持基板の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層を表面弾性波が伝搬することになるため、極めて高い伝搬速度を実現することが可能となり、かつ、圧電基板よりも小さい熱膨張係数を持つ支持基板が適用されているため、温度変化により周波数特性がシフト（変動）する課題も改善され、更に、バルク結晶で構成された圧電基板はダイヤモンド薄膜上にＣＶＤやスパッタリング等で成膜した特許文献１〜２の圧電体層に較べて膜質が良好で、かつ、圧電基板と多結晶ダイヤモンド薄膜層は常温接合されることから特許文献５に記載されている圧電基板の破壊や圧電体特性の劣化が起こらない顕著な効果を有するものであった。
【００２２】
但し、本発明者が提案した表面弾性波素子用複合基板においては、バルク結晶で構成された圧電基板の非接合面を研磨法で薄膜化しているため、若干、生産性に劣り、かつ、生産コストを考慮した場合、研磨法で薄膜化する圧電基板の厚さは１２μｍ〜２５μｍ（特許文献６の実施例１〜２参照）程度となっている。このため、研磨法による圧電基板の薄膜化には生産コストと技術的な限界が存在し、表面弾性波素子の伝搬速度と周波数温度特性を向上させるためには更なる改善の余地を有していた。
【００２３】
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、表面弾性波素子の伝搬速度と周波数温度特性を改善すると共に加工時間を短縮して生産性を高めた表面弾性波素子用複合基板とそ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】
【００２４】
上記課題を解決するため、本発明者は、従前の研磨法を用いた圧電基板の薄膜化に代えて、特許文献７〜８に記載された「レーザスライス法」の採用を試みた。
【００２５】
特許文献７には、加工対象物（六方晶系ＳｉＣ結晶インゴット）にパルスレーザ光を照射し、該加工対象物の内部に改質領域を形成して加工対象物を切断するレーザスライス法が開示されている。すなわち、加工対象物の切断予定面に沿ってパルスレーザ光を該加工対象物に照射して上記改質領域を形成する工程と、該改質領域を形成した後、切断予定面に沿って加工対象物を切断する工程を具備する方法である。
【００２６】
また、特許文献８には、加工対象物（多結晶ＳｉＣインゴット）から多結晶ＳｉＣウェハを生成するレーザスライス法が開示されている。すなわち、加工対象物にパルスレーザ光線を照射して多結晶ＳｉＣウェハと上記加工対象物との界面となる位置に改質層を形成する工程と、形成された界面より上方側に対し外力を付与して該界面から多結晶ＳｉＣウェハを剥離する工程を具備する方法である。
【００２７】
そこで、本発明者が提案した表面弾性波素子用複合基板の製造方法において、多結晶ダイヤモンド薄膜層と直接接合された圧電基板を薄膜化させる手法について、従前の上記研磨法に代えて特許文献７等に開示された「レーザスライス法」を選択したところ、以下の改善が図れることを確認するに至った。すなわち、上記「レーザスライス法」により圧電基板を薄膜化し、その後、鏡面研磨を行うことで、加工時間が大幅に短縮されて生産性が改善され、かつ、結晶ダイヤモンド薄膜層と直接接合された圧電基板の厚さを２０μｍ以下、表面粗さＲａを１０ｎｍ以下にできることが確認され、更に、上記圧電基板の薄膜化（２０μｍ以下）に伴って表面弾性波素子の伝搬速度と周波数温度特性が改善されることを見出すに至った。本発明はこのような技術的発見により完成されている。
【００２８】
すなわち、本発明に係る第１の発明は、
圧電基板と、
該圧電基板よりも小さい熱膨張係数を持つ支持基板と、
該支持基板の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層を具備する表面弾性波素子用複合基板において、
上記多結晶ダイヤモンド薄膜層と圧電基板が直接接合され、かつ、該圧電基板の厚さが３μｍ以上２０μｍ以下であり、該圧電基板の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であることを特徴とし、
第２の発明は、
圧電基板と、
該圧電基板よりも小さい熱膨張係数を持つ支持基板と、
該支持基板の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層を具備する表面弾性波素子用複合基板において、
上記多結晶ダイヤモンド薄膜層と圧電基板が金属薄膜を介し直接接合され、かつ、該圧電基板の厚さが３μｍ以上２０μｍ以下であり、該圧電基板の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２９】
また、本発明の第３の発明は、
第２の発明に記載の表面弾性波素子用複合基板において、
上記金属薄膜がチタン膜またはクロム膜であることを特徴とし、
第４の発明は、
第１の発明〜第３の発明のいずれかに記載の表面弾性波素子用複合基板において、
上記支持基板が、シリコン、サファイア、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、ホウ珪酸ガラス、石英ガラスから選択される１種で構成されることを特徴とし、
第５の発明は、
第１の発明〜第３の発明のいずれかに記載の表面弾性波素子用複合基板において、
圧電基板が、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶、水晶、ホウ酸リチウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、ランガサイト、ランガテイトから選択される１種以上のバルク結晶で構成されることを特徴とするものである。
【００３０】
次に、第６の発明は、
圧電基板と、
該圧電基板よりも小さい熱膨張係数を持つ支持基板と、
該支持基板の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層を具備する表面弾性波素子用複合基板の製造方法において、
上記支持基板の一方の主面上に多結晶ダイヤモンド薄膜層を形成する工程と、
支持基板上に形成された上記多結晶ダイヤモンド薄膜層と、接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合して接合体を形成する工程と、
上記接合用圧電基板に対して透過性を有する波長のレーザ光源を適用し、かつ、上記接合体の接合用圧電基板における非接合面の表面にレーザ光を照射すると共に、レーザ光の集光点を上記接合用圧電基板の入射面から所定の位置に設定して接合用圧電基板内に改質層を形成する工程と、
上記接合用圧電基板内に形成された改質層を剥離面にして上記接合体から接合用圧電基板剥離部を分離し、厚さが３０μｍ以上１００μｍ以下の圧電基板を形成する工程と、
上記接合用圧電基板剥離部が分離された接合体における圧電基板の表面を研磨して、該圧電基板の厚さを３μｍ以上２０μｍ以下、表面粗さＲａを１０ｎｍ以下とする工程、
を具備することを特徴とし、
第７の発明は、
第６の発明に記載の表面弾性波素子用複合基板の製造方法であって、
上記支持基板上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層と、接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合して接合体を形成する工程において、
金属薄膜を介して、上記多結晶ダイヤモンド薄膜層と接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合することを特徴とし、
第８の発明は、
第６の発明に記載の表面弾性波素子用複合基板の製造方法であって、
上記支持基板の一方の主面上に多結晶ダイヤモンド薄膜層を形成する工程において、
上記多結晶ダイヤモンド薄膜層をマイクロ波プラズマＣＶＤ法により成膜することを特徴とし、
第９の発明は、
第６の発明または第８の発明に記載の表面弾性波素子用複合基板の製造方法において、
上記支持基板の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層表面を研磨することを特徴し、
第１０の発明は、
第６の発明に記載の表面弾性波素子用複合基板の製造方法であって、
上記接合用圧電基板剥離部が分離された接合体における圧電基板の表面を研磨して、該圧電基板の厚さを３μｍ以上２０μｍ以下、表面粗さＲａを１０ｎｍ以下とする工程において、
研磨前の圧電基板より薄くなるまで、および／または、研磨前の圧電基板より表面が平坦になるまで研磨することを特徴とするものである。
【００３１】
第１１の発明は、
第６の発明に記載の表面弾性波素子用複合基板の製造方法であって、
上記支持基板上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層と、接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合して接合体を形成する工程において、
接合前の上記多結晶ダイヤモンド薄膜層と接合用圧電基板の各接合面を洗浄し、各接合面へイオンビームを照射して残留不純物を除去し活性化した後、真空中、常温で直接接合することを特徴とし、
第１２の発明は、
第７の発明に記載の表面弾性波素子用複合基板の製造方法であって、
上記金属薄膜を介して、支持基板上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層と接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合する工程において、
接合前の上記多結晶ダイヤモンド薄膜層と上記接合用圧電基板の各接合面を洗浄し、各接合面へイオンビームを照射して残留不純物を除去し、かつ、多結晶ダイヤモンド薄膜層と接合用圧電基板の少なくとも一方の接合面上に金属薄膜を成膜した後、真空中、常温で直接接合することを特徴とし、
また、第１３の発明は、
第１２の発明に記載の表面弾性波素子用複合基板の製造方法において、
上記金属薄膜が、膜厚５〜１０ｎｍのチタン膜またはクロム膜であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る表面弾性波素子用複合基板は、
圧電基板と、該圧電基板よりも小さい熱膨張係数を持つ支持基板と、該支持基板の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層を具備し、上記多結晶ダイヤモンド薄膜層と圧電基板が直接接合され、かつ、該圧電基板の厚さが３μｍ以上２０μｍ以下であり、該圧電基板の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００３３】
そして、本発明に係る表面弾性波素子用複合基板を用いた表面弾性波素子においては、圧電基板よりも小さい熱膨張係数を持つ支持基板の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層と直接接合された圧電基板の厚さが３μｍ以上２０μｍ以下と極めて薄いため、該圧電基板が多結晶ダイヤモンド薄膜層の影響を顕著に受けて多結晶ダイヤモンド薄膜層の硬度に近づき、かつ、多結晶ダイヤモンド薄膜層を表面弾性波が伝搬することになるため従前より高い伝搬速度を実現することが可能となる。
【００３４】
また、本発明に係る表面弾性波素子用複合基板を用いた表面弾性波素子においては、圧電基板よりも小さい熱膨張係数を持つ支持基板が適用され、該支持基板の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層と直接接合された上記圧電基板が多結晶ダイヤモンド薄膜層の影響を顕著に受けて多結晶ダイヤモンド薄膜層の硬度に近づくため、温度変化により周波数特性がシフト（変動）することがなく、従前より良好な周波数温度特性を具備させることが可能となる。
【００３５】
更に、本発明に係る表面弾性波素子用複合基板は、バルク結晶で構成された接合用圧電基板と、該接合用圧電基板よりも小さい熱膨張係数を持つ支持基板の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層とを常温接合し、「レーザスライス法」による薄膜化とその後の研磨処理による接合用圧電基板の薄膜化並びに平坦化がなさるため、厚さが３μｍ以上２０μｍ以下、表面粗さＲａが１０ｎｍ以下の圧電基板として得られている。
【００３６】
そして、バルク結晶で構成された接合用圧電基板は、ダイヤモンド薄膜上にＣＶＤ法やスパッタリング法等で成膜した特許文献１〜２の圧電体層に較べ膜質が良好で、かつ、接合用圧電基板と多結晶ダイヤモンド薄膜層は常温接合されることから特許文献５に記載されている接合用圧電基板の破壊や圧電体特性の劣化が起こることもない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第一実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板を用いた表面弾性波素子の構成説明図。
【図２】本発明の第二実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板を用いた表面弾性波素子の構成説明図。
【図３】マイクロ波プラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す説明図。
【図４】レーザスライス用レーザ加工装置の概略構成を示す説明図。
【図５】接合用圧電基板内に形成された改質層領域２７とレーザ光Ｌの集光点Ｐ0を示す説明図。
【図６】接合体から接合用圧電基板剥離部が分離される状態を示す概略説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の第一実施形態および第二実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板とその製造方法について詳細に説明する。
【００３９】
１．表面弾性波素子用複合基板
（Ａ）本発明の第一実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板
本発明の第一実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板は、図１に示すように、圧電基板１と、該圧電基板１よりも小さい熱膨張係数を持つ支持基板２と、該支持基板２の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３を具備し、上記多結晶ダイヤモンド薄膜層３と圧電基板１が直接接合され、かつ、該圧電基板１の厚さが３μｍ以上２０μｍ以下であり、該圧電基板の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であることを特徴とし、また、第一実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板を用いて構成される表面弾性波素子は、上記圧電基板１の非接合面に櫛歯状電極４が形成されて成るものである。
【００４０】
（Ｂ）本発明の第二実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板
本発明の第二実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板は、図２に示すように、圧電基板１と、該圧電基板１よりも小さい熱膨張係数を持つ支持基板２と、該支持基板２の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３を具備し、上記多結晶ダイヤモンド薄膜層３と圧電基板１が金属薄膜５を介し直接接合され、かつ、該圧電基板１の厚さが３μｍ以上２０μｍ以下であり、該圧電基板の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であることを特徴とし、また、第二実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板を用いて構成される表面弾性波素子は、上記圧電基板１の非接合面に櫛歯状電極４が形成されて成るものである。
【００４１】
以下、（１）圧電基板、（２）支持基板、（３）多結晶ダイヤモンド薄膜層、（４）金属薄膜、および、（５）表面弾性波素子用複合基板、（６）表面弾性波素子の順に説明する。
【００４２】
（１）圧電基板
本発明に係る圧電基板は弾性波が伝搬可能な基板であり、本発明に係る表面弾性波素子用複合基板に用いられる圧電基板としては、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶、水晶、ホウ酸リチウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、ランガサイト、ランガテイトから選択される１種以上のバルク結晶であることが好ましく、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムがより好ましい。タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムは表面弾性波の伝搬速度が速く、電気機械結合係数が大きいため高周波数かつ広帯域周波数の表面弾性波デバイス用として適しているからである。圧電基板１は、支持基板２の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３と直接接合されて第一実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板を構成する。
【００４３】
ところで、上記圧電基板１は、支持基板上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層と、接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合して接合体を形成した後、上記接合用圧電基板を下記「レーザスライス法」により薄膜化し、その後、鏡面研磨して、厚さが３μｍ以上２０μｍ以下で、表面粗さＲａが１０ｎｍ以下である圧電基板として形成される。すなわち、支持基板上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層と、接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合して接合体を形成した後、接合用圧電基板に対して透過性を有する波長のレーザ光源を適用し、上記接合体の接合用圧電基板における非接合面の表面にレーザ光を照射すると共に、レーザ光の集光点を接合用圧電基板の入射面から所定の位置に設定して接合用圧電基板内に改質層を形成し、然る後、該改質層を剥離面にして接合体から接合用圧電基板剥離部を分離する「レーザスライス法」により厚さが３０μｍ以上１００μｍ以下の圧電基板を形成する。更に、接合用圧電基板剥離部が分離された上記接合体における圧電基板の表面を鏡面研磨して、厚さが３μｍ以上２０μｍ以下で、表面粗さＲａが１０ｎｍ以下である圧電基板として形成される。
【００４４】
尚、上記接合用圧電基板の大きさは特に限定されないが、直径５０〜２００ｍｍ程度の接合用圧電基板が例示される。また、多結晶ダイヤモンド薄膜層と直接接合される前の接合用圧電基板の厚さに関しては、支持基板上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層と、接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合して形成された接合体の接合用圧電基板に対し、上記「レーザスライス法」による薄膜加工をする際の作業性等を考慮して適宜設定される。
【００４５】
（２）支持基板
本発明に係る表面弾性波素子用複合基板に用いられる支持基板２としては、圧電基板１よりも熱膨張係数が小さい材料で構成されることを要する。支持基板２として圧電基板１よりも熱膨張係数が小さい材料を用い、支持基板２と、該支持基板２の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３と、圧電基板１を備えた複合基板とすることで、温度変化したときの圧電基板１の伸縮が抑制されるため、複合基板をＳＡＷデバイスとして用いた場合、周波数特性が温度変化によりシフト（変動）する課題を解消することが可能となる。
【００４６】
支持基板２の材質として、シリコン、サファイア、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、ホウ珪酸ガラス、および、石英ガラスから選択される１種であることが好ましい。硬度で見ると、安価で汎用的なソーダガラス基板は、ビッカース硬度が５００〜６００、シリコン基板は１０４０程度、サファイア基板は２３００であり、サファイア基板の方が好ましい。しかし、ガラス基板やシリコン基板は安価で大量に生産されており、コスト的にも安価であるため、総合的に見ると、支持基板２としてシリコン基板が好ましい。
【００４７】
そこで、安価なシリコン基板を使用し、この支持基板上に高い硬度を有する多結晶ダイヤモンド薄膜層を成膜することで支持基板の硬度を高め、当該多結晶ダイヤモンド薄膜層３と圧電基板１とを直接接合することで、得られる複合基板は、圧電基板単独よりも速い伝搬速度が得られる。更に、シリコン基板は、熱膨張係数が３．９×１０-6／Ｋとタンタル酸リチウム等の圧電基板に較べて大変小さく、ＳＡＷデバイスの周波数特性の温度変化を抑制することが可能となる。
【００４８】
尚、支持基板２の大きさは、例えば、直径が５０〜２００ｍｍ、厚さが２００〜１２００μｍのものが好適に用いられる。
【００４９】
（３）多結晶ダイヤモンド薄膜層
本発明に係る表面弾性波素子用複合基板においては、上記支持基板２の一方の主面上に多結晶ダイヤモンド薄膜層３が形成される。また、接合用圧電基板と上記多結晶ダイヤモンド薄膜層３を表面活性化常温接合法により直接接合して接合体が形成される。
【００５０】
そして、接合用圧電基板に対して透過性を有する波長のレーザ光源を適用し、接合体の接合用圧電基板における非接合面の表面にレーザ光を照射すると共に、レーザ光の集光点を接合用圧電基板の入射面から所定の位置に設定して接合用圧電基板内に改質層を形成した後、該改質層を剥離面にして接合体から接合用圧電基板剥離部を分離する「レーザスライス法」により厚さが３０μｍ以上１００μｍ以下の圧電基板１が形成される。更に、接合用圧電基板剥離部が分離された上記接合体における圧電基板の表面を鏡面研磨して、厚さが３μｍ以上２０μｍ以下で、表面粗さＲａが１０ｎｍ以下である圧電基板１として形成される。得られた表面弾性波素子用複合基板の上記圧電基板１に形成された一対の櫛歯状電極４を用いて電圧を印加することにより、表面弾性波が励起され、この表面弾性波は多結晶ダイヤモンド薄膜層３を伝搬され、別の一対の櫛歯状電極で再び圧電基板１によって電気信号に変換される。ダイヤモンド層は物質中最高の音の伝搬速度を有する材料であり、圧電基板を接合して一体化されても伝搬速度１００００ｍ／ｓ以上を実現させることができ、本発明に係る複合基板は高周波表面弾性波素子に使用することができる。
【００５１】
上記多結晶ダイヤモンド薄膜層３の形成には、マイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いて支持基板２上に成膜することが好ましい。ダイヤモンド層は、炭化水素等を原料ガスとする気相合成法、例えば、電子放射材を加熱して原料ガスを活性化する方法、プラズマにより原料ガスを励起する方法、光によりガスを分解励起する方法、イオン衝撃により原料ガスから多結晶ダイヤモンドを成長させる方法等により形成できるが、本発明に係る多結晶ダイヤモンド薄膜層３は、上記成膜方法の中でもマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いて成膜することが好ましい。マイクロ波プラズマＣＶＤ法は、マイクロ波（通常は２．４５ＧＨｚの周波数が使用される）を使用した無電極放電による合成法である。マイクロ波プラズマＣＶＤ法は、１．３〜８．０ｋＰａ程度の圧力範囲でマイクロ波だけによるプラズマを使用した成膜方法である。マイクロ波プラズマＣＶＤ法は、プラズマにより原料ガスを励起する方法で、熱ＣＶＤ法等と比較して低い温度でより緻密な薄膜を形成することができ、エネルギーが高いので他のＣＶＤ法より成膜速度が速く、熱によるダメージを抑制でき、積層膜間での相互拡散を抑制できる等の利点を有している。
【００５２】
尚、マイクロ波プラズマＣＶＤ法の１種である有磁場マイクロ波ＣＶＤ法は、プラズマと磁場の相互作用を利用して圧力が低くても安定した高密度プラズマを作ることを可能とし、マイクロ波プラズマＣＶＤ法よりも更に低圧力（１．３〜１３３Ｐａ）領域で電子のサイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Resonance）による強いプラズマ状態を用いたものである。そして、低圧力プラズマであることから、均一な多結晶ダイヤモンド薄膜を大面積で成膜することができ、本発明に係る多結晶ダイヤモンド薄膜層を成膜するのに好適である。
【００５３】
多結晶ダイヤモンド薄膜層３の膜厚は、支持基板２上に約５μｍ程度とすることが好ましい。この理由は、成膜された多結晶ダイヤモンド薄膜層３表面には凹凸が存在しており、接合用圧電基板と直接接合する前に、接合面を研磨して平滑化する必要があるからである。尚、接合面に凹凸が存在していると、原子レベルで完全に接合されずに浮きを生ずる可能性がある。例えば、上記膜厚（約５μｍ程度）であれば、約３μｍ程度まで研磨し、表面粗さＲａ０．５ｎｍ以下、好ましくは０．３ｎｍ以下にすることが好ましい。
【００５４】
（４）金属薄膜
本発明の第一実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板においては、支持基板２の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３と圧電基板１が直接接合されている。圧電基板１と上記多結晶ダイヤモンド薄膜層３を直接接合するには、接合前の多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板の各接合面を洗浄し、洗浄した多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板を真空容器内に配置し、超高真空中で各接合面へイオンビームを照射して残留不純物を除去すると共に各接合面を活性化し、その後、適度な荷重を加えて接合させることにより接合界面は原子拡散が進み、アモルファス化し、原子レベルで直接接合させることができる。上記接合は常温・無電圧で行うことが好ましい。
【００５５】
本発明の第二実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板においては、支持基板２の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３と圧電基板１が金属薄膜５を介し直接接合されている。圧電基板１と上記多結晶ダイヤモンド薄膜層３が金属薄膜５を介し直接接合されるには、接合前の多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板の各接合面を洗浄し、洗浄した多結晶ダイヤモンド薄膜層３と該接合用圧電基板を真空容器内に配置し、超高真空中で各接合面へイオンビームを照射して残留不純物を除去すると共に各接合面を活性化し、その後、スパッタリング法等の成膜法で多結晶ダイヤモンド薄膜層３と該接合用圧電基板の少なくとも一方の接合面に金属薄膜５を成膜し、該金属薄膜の大きな原子拡散を利用して、常温・無加圧・無電圧で直接接合させることが可能となる。上記多結晶ダイヤモンド薄膜層３と上記接合用圧電基板の界面に金属薄膜５が存在し、金属薄膜５の原子拡散により接合させることができる。
【００５６】
上記金属薄膜５としては、クロムやチタン等酸素と結合する力が強くかつ拡散係数が高い薄膜が好ましい。また、金属薄膜５の膜厚は５〜１０ｎｍが好ましい。膜厚が５ｎｍ未満と薄過ぎる場合、不連続な膜となり拡散が不連続となる。一方、膜厚が１０ｎｍを超えて厚過ぎる場合、拡散する前に連続膜が形成され多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板との間に膜として介在し、拡散層として機能しなくなる可能性がある。上記金属薄膜５が存在することで、両接合面における表面粗さは、金属薄膜５が介在しないときよりも粗くてよく、研磨コストを低下させるメリットがある。
【００５７】
（５）表面弾性波素子用複合基板
支持基板２の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３と圧電基板１が直接接合された第一実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板、および、支持基板２の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３と圧電基板１が金属薄膜５を介し直接接合された第二実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板において、各複合基板の圧電基板１は、接合用圧電基板を「レーザスライス法」により薄膜化し、その後、薄膜化された接合用圧電基板の表面を更に研磨し、厚さが３μｍ以上２０μｍ以下の圧電基板になっている。すなわち、支持基板上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層と接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合して接合体を形成した後、接合用圧電基板に対して透過性を有する波長のレーザ光源を適用し、上記接合体の接合用圧電基板における非接合面の表面にレーザ光を照射すると共に、レーザ光の集光点を接合用圧電基板の入射面から所定の位置に設定して接合用圧電基板内に改質層を形成し、然る後、該改質層を剥離面にして接合体から接合用圧電基板剥離部を分離する「レーザスライス法」により厚さが３０μｍ以上１００μｍ以下に薄膜化されている。
【００５８】
尚、接合用圧電基板内に形成された改質層を剥離面にして上記接合体から接合用圧電基板剥離部を分離したとき、該圧電基板１表面には多少の凹凸や粗さが存在する。このため、上記「レーザスライス法」により薄膜化された圧電基板１の表面について、研磨前の圧電基板より薄くなるまで、および／または、研磨前の圧電基板より表面が平坦になるまで研磨することが好ましい。これにより、上記圧電基板の厚さを３μｍ以上２０μｍ以下とし、表面粗さＲａを１０ｎｍ以下とする。
【００５９】
また、多結晶ダイヤモンド薄膜層３が形成された支持基板２の合計厚（多結晶ダイヤモンド薄膜層厚さ＋支持基板厚さ）よりも圧電基板１の厚さを十分に薄くすることで、多結晶ダイヤモンド薄膜層３が形成された支持基板２と圧電基板１の熱膨張係数の違いに起因する複合基板の反る力が減少して複合基板は平行を保てると共に、複合基板として多結晶ダイヤモンド薄膜層３の硬度に近づいた状態が得られる。
【００６０】
そして、多結晶ダイヤモンド薄膜層３が形成された支持基板２の合計厚（多結晶ダイヤモンド薄膜層厚さ＋支持基板厚さ）と圧電基板１の厚さの比率については、（多結晶ダイヤモンド薄膜層厚さ＋支持基板厚さ）に対し圧電基板１の厚さが１／１０以下であることが好ましく、更に好ましくは１／２０以下がよい。上記膜厚の違いがあれば、周囲温度が１２０℃程度になっても熱膨張の違いに起因する複合基板の反りは抑制される。
【００６１】
表面弾性波素子用複合基板において、薄膜化された圧電基板１の厚さは３μｍ以上２０μｍ以下であることを要する。圧電基板１の厚さが厚くなると圧電基板（例えばタンタル酸リチウム）の特性が出てしまうため、表面弾性波素子を構成した場合、圧電基板の熱膨張が優勢になって表面弾性波素子用電極の伸縮が大きくなり、表面弾性波素子の周波数温度特性が低下すると共に、複合基板としての硬度が低下して伝搬速度も低下するからである。
【００６２】
（６）表面弾性波素子
本発明に係る表面弾性波素子用複合基板を用いた表面弾性波素子は、図１〜２に示すように上記複合基板における圧電基板１の表面に表面弾性波素子用電極（櫛歯状電極）４が形成されて成るものである。上記圧電基板１の表面は、多数の表面弾性波デバイスが形成されるように区画されており、各表面弾性波デバイスに対応する位置に弾性波デバイス用の一対の櫛歯状電極（ＩＤＴ電極）がフォトリソグラフィ技術を利用して形成される。
【００６３】
最後に、区画に沿ってダイシングすることにより、多数のＳＡＷデバイスを得ることができる。得られたＳＡＷデバイスは、入力側のＩＤＴ電極に高周波信号を印加すると、電極間に電界が発生し、表面弾性波が励振されて圧電基板上を伝搬していく。そして、伝搬方向に設けられた出力側のＩＤＴ電極から、伝搬された表面弾性波を電気信号として取り出すことができる。
【００６４】
２．表面弾性波素子用複合基板の製造方法
（１）本発明の第一実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板の製造方法
圧電基板１と、該圧電基板１よりも小さい熱膨張係数を持つ支持基板２と、該支持基板２の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３を具備し、多結晶ダイヤモンド薄膜層３と圧電基板１が直接接合されている第一実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板の製造方法は、
上記支持基板２の一方の主面上に多結晶ダイヤモンド薄膜層３を形成する工程と、
支持基板２上に形成された上記多結晶ダイヤモンド薄膜層３と、接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合して接合体を形成する工程と、
上記接合用圧電基板に対して透過性を有する波長のレーザ光源を適用し、かつ、上記接合体の接合用圧電基板における非接合面の表面にレーザ光を照射すると共に、レーザ光の集光点を上記接合用圧電基板の入射面から所定の位置に設定して接合用圧電基板内に改質層を形成する工程と、
上記接合用圧電基板内に形成された改質層を剥離面にして上記接合体から接合用圧電基板剥離部を分離して、厚さが３０μｍ以上１００μｍ以下の圧電基板を形成する工程と、
上記圧電基板剥離部が分離された接合体における圧電基板の表面を研磨して、該圧電基板の厚さを３μｍ以上２０μｍ以下、表面粗さＲａを１０ｎｍ以下とする工程、
を具備することを特徴としている。
【００６５】
以下、各工程について説明する。
＜ａ＞支持基板２の一方の主面上に多結晶ダイヤモンド薄膜層３を形成する工程
第一実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板の製造方法は、前１．(２)に記載した圧電基板よりも小さい熱膨張係数を持つ支持基板２の一方の主面上に、前１．(３)に記載した多結晶ダイヤモンド薄膜層３を形成する。
【００６６】
支持基板２としては、選択された圧電基板１と比較し、当該圧電基板１よりも小さい熱膨張係数を有していることが必要である。具体的には、支持基板２の材質として、シリコン、サファイア、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、ホウ珪酸ガラス、石英ガラスから選択される１種であることが好ましい。更に、硬度や材料コストを加味すると、シリコン基板がより好ましい。シリコン基板を使用し、該シリコン基板上に高い硬度を有する多結晶ダイヤモンド薄膜層を成膜することで、支持基板としての硬度が高められ、多結晶ダイヤモンド薄膜層と圧電基板を直接接合することで、得られる表面弾性波素子用複合基板は圧電基板単独よりも速い伝搬速度が得られる。
【００６７】
上記多結晶ダイヤモンド薄膜層の成膜には、マイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いることが好ましい。マイクロ波プラズマＣＶＤ法は、マイクロ波（通常は２．４５ＧＨｚの周波数が使用される）を使用した無電極放電による合成法である。マイクロ波プラズマＣＶＤ法は、１．３〜８．０ｋＰａ程度の圧力範囲でマイクロ波だけによるプラズマを使用した成膜方法である。マイクロ波プラズマＣＶＤ法は、プラズマにより原料ガスを励起する方法で、熱ＣＶＤ法等に比較して低い温度でより緻密な薄膜を形成することができ、他のＣＶＤ法より成膜速度が速く、熱によるダメージを抑制でき、積層膜間での相互拡散を抑制できる等の利点を有している。
【００６８】
尚、マイクロ波プラズマＣＶＤ法の１種である有磁場マイクロ波ＣＶＤ法は、プラズマと磁場の相互作用を利用して圧力が低くても安定した高密度プラズマを作ることを可能とし、マイクロ波プラズマＣＶＤ法よりも更に低圧力（１．３〜１３３Ｐａ）領域で電子のサイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）による強いプラズマ状態を用いたものである。そして、低圧力プラズマであることから、均一な多結晶ダイヤモンド薄膜を大面積で成膜することができ、本発明に係る多結晶ダイヤモンド薄膜層を成膜するのに好適である。
【００６９】
図３に、上記マイクロ波プラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す。
【００７０】
マイクロ波プラズマＣＶＤ装置は、マグネトロン６、矩形導波管７、整合器８、プランジャー９、反応管１０、サセプタ（基板ホルダー）１１、排気用ポンプ１２、パワーモニタ１３等から構成されている。尚、図３中、符号１４は反応ガスを示す。
【００７１】
マイクロ波プラズマＣＶＤ装置の反応管１０内のサセプタ（基板ホルダー）１１に本発明で用いる支持基板２を配置し、所定の反応ガスを導入して圧力を調整する。マグネトロン６で発生させたマイクロ波は矩形導波管７内を伝わりプランジャー９に達する。上記プランジャー９は矩形導波管７の長さを変える働きをし、この調整により反応管１０に強い電界が設定されるように所定波を発生させ、反応管１０内にプラズマＰを発生させる。基板加熱は、一般に基板ホルダー１１のマイクロ波による誘電加熱を利用する。反応管１０には、マイクロ波の吸収が少なく、耐熱性が高い透明石英が用いられる。整合器８は反射波をゼロにして効率よくマイクロ波を反応管に送るためのものである。
【００７２】
成膜条件としては、反応圧力が１．３〜８．０ｋＰａ、反応ガスとしてはメタンガス（ＣＨ4）を用い、キャリアガスとしては水素ガス（Ｈ2）を用いるのが一般的であるが、ＣＯ／Ｈ2等他の種類のガスも使用することができる。Ｈ2ガスの割合は８０％以上が好適であり、Ｈ2ガスの割合が低くなると、得られる多結晶ダイヤモンド薄膜層の非ダイヤモンド成分が増大して膜質が低下してしまう。
【００７３】
マイクロ波プラズマはエネルギーが高いので、他のＣＶＤ法に較べて成膜速度が速い。また、マイクロ波プラズマＰが支持基板２付近に存在して高温になるため、基板ホルダー１１の直接加熱等は必要としない。成膜時の基板温度は７００〜８００℃に調整することが好ましい。基板温度が低温であると、成膜される薄膜においてｓｐ3Ｃ−Ｃ結合の比率が低下してしまい、ダイヤモンド構造が低下し硬度が低下してしまう。基板温度が高くなり過ぎると、基板への影響が大きくなり基板が変形する等の虞がある。
【００７４】
上記した成膜条件を調整して多結晶ダイヤモンド薄膜層３を支持基板２上に成膜する。上記多結晶ダイヤモンド薄膜層３の膜厚は支持基板２上に約５μｍ程度とすることが好ましい。この理由は、成膜された多結晶ダイヤモンド薄膜層３表面には凹凸が存在しており、圧電基板１形成用の接合用圧電基板と直接接合する前に、接合面を研磨することが好ましいからである。凹凸が存在していると、原子レベルで完全に接合されず浮きを生ずる可能性がある。例えば、多結晶ダイヤモンド薄膜層３の膜厚が約５μｍ程度であれば、約３μｍ程度まで研磨して、表面粗さＲａ０．５ｎｍ以下、好ましくは０．３ｎｍ以下にすることが望ましい。
【００７５】
多結晶ダイヤモンド薄膜層３表面を研磨する方法としては、例えば、ダイヤモンド電着ホイール若しくはダイヤモンド砥粒による直接研磨、または、高温で加熱した鉄若しくはニッケル等の金属による研磨（熱化学反応を用いた研磨）等が利用できる。
【００７６】
次工程で、支持基板２上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３と、接合用圧電基板を表面活性化常温接合法により直接接合するため、上記接合用圧電基板の接合面も凹凸が存在しないことが好ましく、表面粗さはＲａ０．５ｎｍ以下、好ましくは０．３ｎｍ以下になっていることが望ましい。表面粗さを小さくする理由は、次工程で、上記多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板を直接接合するには平滑性が重要なためだからである。凹凸があると原子レベルで完全に接合せず浮きが発生する可能性がある。
【００７７】
＜ｂ＞支持基板２上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３と、接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合して接合体を形成する工程
次に、上記支持基板２上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３と、接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合して接合体を形成する。
【００７８】
通常、多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板とを接合するには、有機接着剤や無機接着剤、ＵＶ接着剤、熱拡散接合等が用いられる。しかし、各種接着剤は温度上昇に伴い軟化するため、得られた複合基板をＳＡＷデバイスに用いたときに圧電基板１上に形成されている櫛歯状電極４も圧電基板１と同時に動き、共振周波数が変化する可能性が高い。また、熱拡散で多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板の直接接合を行うには１０００℃以上の加熱が必要で、接合用圧電基板のキュリー温度を超えるため圧電性が低下する問題がある。
【００７９】
この問題点を回避するには、常温で接合でき、原子レベルで接合する常温接合が望ましい。常温接合するには、支持基板２上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３の接合面と、接合用圧電基板の接合面となる一方の主面を十分に洗浄し、洗浄した多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板を真空容器内に配置し、超高真空中で各接合面へイオン（アルゴン）ビームを照射して残留不純物を除去すると共に各接合面を活性化し、常温・無加圧・無電圧で接合する。多結晶ダイヤモンド薄膜層３の接合面と接合用圧電基板の接合面を洗浄した後、更に、当該各接合面にＵＶ照射を行うことも好ましい。
【００８０】
＜ｃ＞接合用圧電基板に対して透過性を有する波長のレーザ光源を適用し、接合体の接合用圧電基板における非接合面の表面にレーザ光を照射すると共に、レーザ光の集光点を接合用圧電基板の入射面から所定位置に設定して接合用圧電基板内に改質層を形成する工程
次に、支持基板２上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板との接合体の接合用圧電基板における非接合面を「レーザスライス法」により薄膜化するため、上記接合用圧電基板に対して透過性を有する波長のレーザ光線を適用し、上記接合用圧電基板における非接合面の表面にレーザ光を照射すると共に、レーザ光の集光点を接合用圧電基板の入射面から所定の位置に設定して接合用圧電基板内に改質層を形成する。
【００８１】
上記接合用圧電基板内に改質層を形成するには、図４に示すようなレーザスライス用のレーザ加工装置３０を用いることができる。レーザ加工装置３０は、レーザ光Ｌをパルス発振するレーザ光源３１と、レーザ光Ｌの光軸（光路）の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー３３と、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ３５を備えている。また、レーザ加工装置３０は、集光用レンズ３５で集光されたレーザ光Ｌが照射される接合用圧電基板２６を有する接合体２１（該接合体２１は、支持基板２上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３と直接接合された接合用圧電基板２６を有する）が載置される支持台３７と、該支持台３７を移動させるためのステージ４１と、レーザ光源３１を制御してレーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節するレーザ光源制御部３２と、上記ステージ４１の移動を制御するステージ制御部４５を備えている。
【００８２】
上記レーザ加工装置３０においては、レーザ光源３１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー３３によってその光軸の向きを９０°変えられ、かつ、集光用レンズ３５によって支持台３７上に載置された接合体２１の接合用圧電基板２６内部に集光される。そして、レーザ加工装置３０を作動させ、加工対象物（接合体２１の接合用圧電基板２６）に対して透過性を有するパルスレーザ光線の照射を開始する。このとき、ステージ４１が移動し、接合体２１が、レーザ光Ｌに対して接合用圧電基板２６内部の切断予定面２５に沿って相対移動させられる。これにより、接合用圧電基板２６内部の切断予定面２５に沿った改質層が接合用圧電基板２６内部に形成されることとなる。
【００８３】
図４、図５に示すように、接合体２１の接合用圧電基板２６内部には、接合用圧電基板２６を切断するための切断予定面２５が設定されている。切断予定面２５は、ここでは、接合用圧電基板２６の表面に略平行に平面状に延びた仮想的な面である。接合用圧電基板２６の内部に改質層を形成する場合、図４に示すように、接合用圧電基板２６の内部において切断予定面２５上に集光点Ｐ0を合わせた状態で、レーザ光Ｌを所定のラインに沿って（すなわち、ステージ４１の移動方向と逆の方向に沿って）相対的に移動させる。これにより、図５に示す改質層２７が切断予定面２５に沿って形成される。尚、レーザ光Ｌを相対移動させるラインは切断予定面２５に沿っていればよく、切断予定面２５に沿ってレーザ光Ｌを直線状に移動させることに限定されるものではない。
【００８４】
ここで、上記集光点Ｐ0とは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。図５に示すように、当該レーザ光Ｌの集光点Ｐ0およびその近傍でレーザ光線エネルギーにより改質層２７が形成される。上記改質層２７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。また、改質層２７は、列状でも点状でもよく、改質層２７は少なくとも接合用圧電基板２６内部の切断予定面２５に沿って形成されていればよい。
【００８５】
上記レーザ光Ｌは、加工対象物である接合用圧電基板２６に対して透過性を有する波長のレーザ光線であり、当該レーザ光線の集光点Ｐ0を、接合用圧電基板２６の入射面から所定の位置に設定（すなわち上記切断予定面２５に沿って設定）してレーザ光線を照射することで、レーザ光線が集光点Ｐ0の近傍に特に吸収され、接合用圧電基板２６の内部に改質層２７が形成される。また、接合用圧電基板２６の表面ではレーザ光Ｌが殆ど吸収されないので、接合用圧電基板２６の表面が溶融することはない。
【００８６】
例えば、パルスレーザ光の１パルスを上記切断予定面２５に沿って照射し、接合用圧電基板２６の内部に改質スポットを複数形成することにより改質層２７を形成することができる。改質スポットが集まることにより改質層２７となる。上記方法で形成される改質層２７は、結晶性、結晶相、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理特性が周囲と異なる状態となっている。
【００８７】
＜ｄ＞接合用圧電基板内に形成された改質層を剥離面にして接合体から接合用圧電基板剥離部を分離し、厚さが３０μｍ以上１００μｍ以下の圧電基板を形成する工程
（ｄ−１）接合用圧電基板２６内に形成された改質層２７を剥離面にして接合体２１から接合用圧電基板剥離部２８を分離する一実施態様に係る方法を説明する。
【００８８】
すなわち、この方法は、上記＜ｃ＞工程を終了した後、Ｘ軸方向移動手段およびＹ軸方向移動手段を制御して、上記接合体（支持基板２上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３と直接接合された接合用圧電基板２６を有する）が載置された支持台３７を、図６に示すような圧電基板剥離手段８０が配設された位置に移動させ、圧電基板吸着手段８４の直下に載置する。先に検出され、制御手段（図示せず）に入力された接合体上面の高さ位置に基づいて、剥離ユニットアーム８２を降下させて該接合体における接合用圧電基板２６の表面に密着させると共に、吸引手段（図示せず）を作動させて接合用圧電基板２６に圧電基板吸着手段８４を吸着させて固定する。そして、該圧電基板吸着手段８４と接合体とが固定された状態で、剥離用パルスモータ８３を作動することにより該圧電基板吸着手段８４を回転駆動させて接合体に対して捻り力を与え、接合体の接合用圧電基板２６内部に形成されている改質層２７を剥離面にして接合体から接合用圧電基板剥離部２８を分離し、厚さが３０μｍ以上１００μｍ以下の圧電基板が形成される。
【００８９】
（ｄ−２）また、上記改質層２７を剥離面にして接合体２１から接合用圧電基板剥離部２８を分離する他の実施態様に係る方法を説明する。
【００９０】
すなわち、この方法は、上記＜ｃ＞工程を終了した後、接合体（支持基板２上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３と直接接合された接合用圧電基板２６を有する）を大気加熱炉に配置し、３００〜５００℃で加熱処理を行う方法である。上記したように、接合体２１の接合用圧電基板２６内部に形成された改質層２７は、結晶性、結晶相、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理特性が周囲の圧電基板材料と異なる状態となっている。従って、上記接合体を大気加熱炉に配置し、３００〜５００℃で加熱処理を行うことにより、改質層２７においては、物理特性が周囲の圧電基板材料と異なるため、熱膨張率の違い、あるいは、改質層中に形成された気化相の存在等により接合用圧電基板剥離部２８を容易に分離させることができる。すなわち、接合体２１の接合用圧電基板２６内部に形成されている改質層２７を剥離面にして接合体から接合用圧電基板剥離部２８を分離し、厚さが３０μｍ以上１００μｍ以下の圧電基板が形成される。
【００９１】
尚、熱処理温度が３００℃未満の場合、接合体２１の接合用圧電基板２６内部に形成された改質層２７の膨張が少ないため自然に分離させることが難しくなる。他方、熱処理温度が５００℃を超えた場合、熱処理炉の加熱、冷却時間が延びてしまうことと、直接接合された多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板の熱膨張率の違いから反りが発生する可能性がある。但し、減圧雰囲気下による熱処理が採用された場合、大気圧下よりも低い温度での熱処理が可能となる。例えば、大気圧下では分離可能温度が４５０℃付近であるのに対して、約５０００Ｐａまで減圧することにより分離可能温度を３５０℃まで低下させることができる。更に、約０．１Ｐａまで減圧することにより分離可能温度を２５０℃まで低下させることができる。
【００９２】
このように、熱処理条件を選択すれば、例えば、分離可能温度を３５０℃まで低下させることが可能になるため、接合用圧電基板であるタンタル酸リチウム単結晶基板やニオブ酸リチウム単結晶基板に対する熱処理温度がキュリー温度以下となり、接合用圧電基板の圧電性劣化を防止することができる。
【００９３】
また、熱処理温度が低くなることで、支持基板２、接合用圧電基板等の熱膨張係数が異なっていても加熱により発生する応力を抑制できるため、該応力による割れを防止できる。これにより、温度特性と耐電力性に優れているにも拘わらず、従前、利用できなかった熱膨張率を有する支持基板であっても利用することが可能となるため、支持基板の選択幅を広げられると共に、より安価なものを選択することもできる。
【００９４】
また、上記熱処理工程は、通常、急激な昇降温を行わず、徐々に昇温および降温を行なうことが望ましいが、「減圧雰囲気下」による低温処理を採用することにより、熱処理工程のスループットを速くすることが可能となる。この場合、減圧条件下で行う必要があるが、加熱の昇降温時間に比べ、減圧昇圧時間の方が短くなるため、結果的に従来よりも熱処理工程のスループットを速くすることが可能となり、生産性が向上する。
【００９５】
＜ｅ＞圧電基板剥離部が分離された接合体における圧電基板の表面を研磨して、該圧電基板の厚さを３μｍ以上２０μｍ以下、表面粗さＲａを１０ｎｍ以下とする工程
接合用圧電基板２６内に形成された改質層２７を剥離面にして接合体から接合用圧電基板剥離部２８が分離されたとき、接合体側の圧電基板１の剥離面には多少の凹凸や粗さが存在する。このため、「レーザスライス法」で薄膜化された圧電基板１の剥離面（非接合面）について、研磨前の圧電基板より薄くなるまで、および／または、研磨前の圧電基板より表面が平坦になるまで研磨することが好ましい。「レーザスライス法」で薄膜化された圧電基板１の剥離面（非接合面）を研磨する際、片面鏡面研磨として、コロイダルシリカを用いたメカノケミカルポリッシュにより、鏡面研磨後の表面粗さを数ｎｍにすることができる。
【００９６】
上記鏡面研磨を行うことにより、圧電基板１の厚さは３μｍ以上２０μｍ以下と薄くなり、表面粗さＲａは１０ｎｍ以下となる。そして、薄膜化された圧電基板１は下地の多結晶ダイヤモンド薄膜層３とほぼ同じ硬さと見做せるため、表面を伝わる伝搬速度が向上する。また、圧電基板１／多結晶ダイヤモンド薄膜層３が支持基板（例えばシリコン基板）２に接合されているため熱膨張率も小さく、これにより温度変化による支持基板の伸縮がないため共振周波数の変化もごくわずかになる。
【００９７】
上記＜ａ＞〜＜ｅ＞工程により、高周波数化と周波数温度特性が改善された第一実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板を得ることができる。
【００９８】
（２）本発明の第二実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板の製造方法
圧電基板１と、該圧電基板１よりも小さい熱膨張係数を持つ支持基板２と、該支持基板２の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３を具備し、多結晶ダイヤモンド薄膜層３と圧電基板１が金属薄膜５を介し直接接合されている第二実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板の製造方法は、
上記支持基板２の一方の主面上に多結晶ダイヤモンド薄膜層３を形成する工程と、
金属薄膜５を介し、支持基板２上に形成された上記多結晶ダイヤモンド薄膜層３と、接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合して接合体を形成する工程と、
上記接合用圧電基板に対して透過性を有する波長のレーザ光源を適用し、かつ、上記接合体の接合用圧電基板における非接合面の表面にレーザ光を照射すると共に、レーザ光の集光点を上記接合用圧電基板の入射面から所定の位置に設定して接合用圧電基板内に改質層を形成する工程と、
上記接合用圧電基板内に形成された改質層を剥離面にして上記接合体から接合用圧電基板剥離部を分離して、厚さが３０μｍ以上１００μｍ以下の圧電基板を形成する工程と、
上記圧電基板剥離部が分離された接合体における圧電基板の表面を研磨して、該圧電基板の厚さを３μｍ以上２０μｍ以下、表面粗さＲａを１０ｎｍ以下とする工程、
を具備し、かつ、
上記多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合する工程において、接合前の多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板の各接合面を洗浄し、各接合面へイオンビームを照射して残留不純物を除去し、かつ、多結晶ダイヤモンド薄膜層３と上記接合用圧電基板の少なくとも一方の接合面上に金属薄膜３を成膜した後、真空中、常温で直接接合することを特徴としている。
【００９９】
上記製造工程の内、
＜ａ＞支持基板２の一方の主面上に多結晶ダイヤモンド薄膜層３を形成する工程
＜ｃ＞接合用圧電基板に対して透過性を有する波長のレーザ光源を適用し、接合体の接合用圧電基板における非接合面の表面にレーザ光を照射すると共に、レーザ光の集光点を接合用圧電基板の入射面から所定位置に設定して接合用圧電基板内に改質層を形成する工程
＜ｄ＞接合用圧電基板内に形成された改質層を剥離面にして接合体から接合用圧電基板剥離部を分離し、厚さが３０μｍ以上１００μｍ以下の圧電基板を形成する工程
＜ｅ＞圧電基板剥離部が分離された接合体における圧電基板の表面を研磨して、該圧電基板の厚さを３μｍ以上２０μｍ以下、表面粗さＲａを１０ｎｍ以下とする工程
の各工程については、第一実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板の製造方法における＜ａ＞工程、＜ｃ＞工程、＜ｄ＞工程、＜ｅ＞工程と同様で、
第二実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板の製造方法における＜ｂ＞工程、すなわち、金属薄膜５を介し、支持基板２上に形成された上記多結晶ダイヤモンド薄膜層３と、接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合して接合体を形成する工程、が相違している。
【０１００】
このため、第二実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板の製造方法における＜ｂ＞工程について、以下、説明する。
【０１０１】
＜ｂ＞金属薄膜５を介し、支持基板２上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３と、接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合して接合体を形成する工程
上記第一実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板の製造方法における＜ａ＞工程により、支持基板２の一方の主面上に多結晶ダイヤモンド薄膜層３が形成される。
【０１０２】
次に、金属薄膜５を介し、支持基板２上に形成された上記多結晶ダイヤモンド薄膜層３と、接合用圧電基板の一方の主面とを表面活性化常温接合法により直接接合して接合体を形成する。
【０１０３】
金属薄膜５を介し、多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板とを直接接合するには、接合前の多結晶ダイヤモンド薄膜層３の接合面と上記接合用圧電基板の一方の主面を洗浄し、洗浄した多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板の接合面をイオンビーム照射できるように真空容器内に配置し、超高真空中で各接合面へイオンビームを照射して残留不純物を除去すると共に各接合面を活性化させる。
【０１０４】
次に、多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板の少なくとも一方の接合面にスパッタリング法により金属薄膜５を成膜する。金属薄膜５としてはクロム膜、チタン膜等酸素と結合する力が強く拡散係数が高い膜が好ましく、特にチタン膜が好ましい。多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板の少なくとも一方の接合面に成膜される金属薄膜５の膜厚は５〜１０ｎｍであることが好ましい。膜厚が５ｎｍ未満と薄過ぎる場合、不連続な膜となり、成膜された接合面への拡散が不連続となる。一方、膜厚が１０ｎｍを超えて厚過ぎる場合、拡散する前に連続膜が形成され、多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板との間に膜として介在し、拡散層として機能しなくなる可能性がある。
【０１０５】
上記金属薄膜５を成膜した後、金属薄膜５の大きな原子拡散を利用して、常温・無加圧・無電圧で多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板の主面を接合する。これ等接合面には金属薄膜５が存在し、金属薄膜５の原子拡散により接合することができる。これにより、多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板が金属薄膜５を介して直接接合され、支持基板２の一方の主面上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３と接合用圧電基板とが接合された接合体が得られる。上記金属薄膜５が介在することで、多結晶ダイヤモンド薄膜層３と上記接合用圧電基板の両接合面における表面粗さは金属薄膜５がないときに較べ粗くてもよくなり、接合前における研磨コストを低下させるメリットがある。
【０１０６】
次いで、上記第一実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板の製造方法における＜ｃ＞工程、すなわち、接合用圧電基板に対して透過性を有する波長のレーザ光源を適用し、接合体の接合用圧電基板における非接合面の表面にレーザ光を照射すると共に、レーザ光の集光点を接合用圧電基板の入射面から所定位置に設定して接合用圧電基板内に改質層を形成する。
【０１０７】
また、上記第一実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板の製造方法における＜ｄ＞工程、すなわち、接合用圧電基板内に形成された改質層を剥離面にして接合体から接合用圧電基板剥離部を分離し、厚さが３０μｍ以上１００μｍ以下の圧電基板を形成する。
【０１０８】
更に、上記第一実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板の製造方法における＜ｅ＞工程、すなわち、圧電基板剥離部が分離された接合体における圧電基板の表面を研磨して、該圧電基板の厚さを３μｍ以上２０μｍ以下、表面粗さＲａを１０ｎｍ以下とする。
【０１０９】
これにより、金属薄膜５を介し支持基板２上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３と薄膜化された圧電基板が直接接合された第二実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板が得られる。すなわち、高周波数化と周波数温度特性が改善された第二実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板を得ることができる。
【０１１０】
３．表面弾性波素子の製造方法
上述した方法で製造された第一実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板、および、第二実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板において、レーザスライス法により薄膜化され、その後、研磨して得られた圧電基板１の非接合面上に、上述した機能を有する表面弾性波素子用電極（ＩＤＴ電極）４を形成して表面弾性波素子が作製される。尚、表面弾性波素子を共振子として使用する場合は、上記圧電基板１上にＩＤＴ電極と該ＩＤＴ電極の両側部に一対の反射器を配置する。
【０１１１】
以下、表面弾性波素子の製造方法について具体的に説明する。
【０１１２】
まず、上記表面弾性波素子用複合基板における圧電基板１の非接合面に電極用導電性材料層を形成した後、この導電性材料層上に、フォトリソグラフィ法によりＩＤＴ電極および反射器に対応した形状のレジスト層を形成する。
【０１１３】
そして、レジスト層をマスクとして使用し、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチング法により上記レジスト層が形成されていない部分の導電性材料層を除去することで、所定パターンのＩＤＴ電極と反射器が形成される。
【０１１４】
ＩＤＴ電極を形成する場合、上記エッチング法によらず、リフトオフ法によりパターニングしてもよい。また、上記反射器の本数は、必要とする挿入損失、チップサイズ等を勘案して適宜調節する。
【０１１５】
上記電極用導電性材料としては、質量が小さく、電気抵抗値が低くかつ耐電力性が要請される理由から、アルミニウム若しくはアルミニウムに微量の異種金属（例えば、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｔｉ、ＨｆＢ2等が挙げられる）が添加されたアルミニウム系合金（必ずしも固溶体でなくてもよい）が好ましい。例えば、表面弾性波素子の寿命に影響を及ぼすＩＤＴ電極の耐電力性の観点から、半導体装置の分野でマイグレーションに強いことで定評のあるスパッタリング成膜による微量の銅が添加されたアルミニウム系合金を用いることが好ましい。但し、上記アルミニウム系合金に限定されず、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇおよびこれ等金属の内の１つを主成分とする合金から選ばれる１種を用いることもできる。
【０１１６】
第一実施形態および第二実施形態に係る表面弾性波素子用複合基板を用いて製造された表面弾性波素子は、表面を伝搬する表面弾性波の伝搬速度が速くなって共振周波数が高くなり、かつ、周波数特性が温度変化によりシフト（変動）する課題も改善されると共に、バルク結晶で構成された良好な膜質の圧電体層を具備する長所を有する。
【実施例】
【０１１７】
以下、本発明の実施例について比較例も挙げて具体的に説明する。
【０１１８】
［実施例１］
（１）接合用圧電基板の研磨
直径２インチ、厚さ３５０μｍのタンタル酸リチウム基板［住友金属鉱山（株）社製］における一方の主面表面を、ダイヤモンドナノ研磨器［（株）アビコ技研研究所製］を用いて研磨した。研磨後の接合用タンタル酸リチウム基板表面の表面粗さを３次元光学プロファイラーＮｅｘｖｉｅｗ装置（キャノン社製）で測定し、表面粗さＲａ０．３ｎｍとなるまで研磨した。
【０１１９】
（２）支持基板（シリコン基板）上への多結晶ダイヤモンド薄膜層の形成
支持基板として２インチ径単結晶シリコン基板（直径２インチ×厚さ２００μｍ）を準備し、該シリコン基板をアセトンを用いて超音波洗浄した。
【０１２０】
次に、洗浄後のシリコン基板上に、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いて、下記成膜条件により多結晶ダイヤモンド薄膜層を５．０μｍ成膜した。
＜多結晶ダイヤモンド薄膜層の成膜条件＞
・前処理：Ａｒボンバード（１０分）
・使用反応ガス／キャリアガス：メタン（ＣＨ4）／水素、（メタン濃度３％）
・ガス流量：１００ｓｃｃｍ
・電源マイクロ波周波数；２．４５ＧＨｚ
・マイクロ波出力：６００Ｗ
・成膜時圧力：１．３ｋＰａ
・成膜時の基板温度：７００℃
・成膜時間：１８０分
【０１２１】
得られた薄膜のラマンスペクトルについて、ラマン分光光度計を用いて測定した結果、１３３３ｃｍ-1に高いピークが確認された。この測定結果から、ダイヤモンド膜であることが確認された。
【０１２２】
（３）多結晶ダイヤモンド薄膜層の研磨
次に、支持基板（シリコン基板）上に成膜した多結晶ダイヤモンド薄膜層をダイヤモンドナノ研磨器［（株）アビコ技研研究所製］を用いて研磨した。研磨後の多結晶ダイヤモンド薄膜層の表面粗さを３次元光学プロファイラーＮｅｘｖｉｅｗ装置（キャノン社製）で測定し、表面粗さＲａ０．３ｎｍとなるまで研磨した。
【０１２３】
（４）多結晶ダイヤモンド薄膜層と接合用圧電基板の主面との常温接合
表面研磨した多結晶ダイヤモンド薄膜層／支持基板（シリコン基板）と、一方の主面表面が研磨されたタンタル酸リチウム基板（接合用圧電基板）を、アセトン液中で超音波洗浄し、更に、両基板の研磨がなされた表面にＵＶ照射を６０秒行った。
【０１２４】
次に、表面活性化接合タイプ常温接合装置［（株）ムサシノエンジニアリング社製］に洗浄およびＵＶ照射を終えた上記両基板を配置し、超高真空２×１０-6Ｐａまで真空引きし、両基板の研磨がなされた表面にＡｒビーム照射し（照射条件：加速電圧５０ｋＶ、ビーム径１．２ｍｍ、照射量２×１０14ｉｏｎｓ／ｃｍ2）、該表面を活性化した後、両基板の研磨がなされた表面を対向させ、熱、圧力等を加えずに両表面を常温接合して、多結晶ダイヤモンド薄膜層とタンタル酸リチウム基板（接合用圧電基板）の接合体を得た。
【０１２５】
（５）接合用圧電基板に対し透過性を有するレーザ光の集光点を接合用圧電基板の入射面から所定位置に設定して照射することによる改質層の形成
タンタル酸リチウム基板（接合用圧電基板）／（直接接合）／多結晶ダイヤモンド薄膜層／支持基板（シリコン基板）の構成を有する接合体における上記タンタル酸リチウム基板の非接合面を「レーザスライス法」で薄膜化するため、上記タンタル酸リチウム基板に対し透過性を有するレーザ光線の集光点を接合用圧電基板における非接合面の表面（入射面）から所定位置に設定して照射し、上記接合用圧電基板内に改質層を形成した。
【０１２６】
接合用圧電基板内に改質層を形成するため、図４に示すレーザ加工装置３０を用いた。レーザ加工装置３０は、レーザ光Ｌをパルス発振するレーザ光源３１と、レーザ光Ｌの光軸（光路）の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー３３と、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ３５を備えている。また、レーザ加工装置３０は、集光用レンズ３５で集光されたレーザ光Ｌが照射される接合用圧電基板２６を有する接合体２１（該接合体２１は、支持基板２上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層３と直接接合された接合用圧電基板２６を有する）が載置される支持台３７と、該支持台３７を移動させるためのステージ４１と、レーザ光源３１を制御してレーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節するレーザ光源制御部３２と、上記ステージ４１の移動を制御するステージ制御部４５を備えている。
【０１２７】
まず、上記タンタル酸リチウム基板（接合用圧電基板）／（直接接合）／多結晶ダイヤモンド薄膜層／支持基板（シリコン基板）の構成を有する接合体２１の上記タンタル酸リチウム基板（接合用圧電基板）における非接合面表面２３がレーザ光Ｌの入射面となるよう支持台３７に固定した。接合体２１の固定にはエポキシ樹脂接着剤を用い、上記支持台３７と支持基板（シリコン基板）を固定した。
【０１２８】
次に、接合体２１が固定された支持台３７について、ステージ制御部でステージ４１を移動制御することによりレーザ加工開始地点に載置した。その後、接合体２１における接合用圧電基板２６の表面高さを検出し、タンタル酸リチウム基板（接合用圧電基板２６）に対し透過性を有する波長のレーザ光の集光点Ｐ0を、接合用圧電基板における非接合面表面２３から３１０μｍ内側に位置する切断予定面２５に合わせた。そして、レーザ光照射手段を作動させ、上記タンタル酸リチウム基板（接合用圧電基板２６）に対し透過性を有する波長のレーザ光線の照射を開始すると共に、ステージ移動手段を作動させて上記支持台３７を移動させた。
【０１２９】
尚、上記レーザ光による加工条件を以下のように設定した。
＜レーザ光による加工条件＞
・波長               ：１０６４ｎｍ
・繰り返し周波数     ：８０ｋＨｚ
・平均出力           ：３．２Ｗ（２．６〜３．８Ｗ）
・パルス幅           ：４ｎｓ
・スポット径         ：集光点φ３．０μｍ（界面φ７．８μｍ）
・開口率（ＮＡ）     ：０．４３
・インデックス量     ：２５０〜４００μｍ
・送り速度           ：１２０〜２６０ｍｍ／秒
【０１３０】
上記レーザ光による加工条件で、かつ、ステージ制御部に予め設定されているパルスレーザ光加工ラインに沿ってステージを移動させ、パルスレーザ光の照射を行うと、切断予定面２５であるパルスレーザ光の集光点Ｐ0およびその近傍に初期改質層が形成された。
【０１３１】
照射されるパルスレーザ光は、レーザ光の移動方向において初期改質層と重なるように照射されるため、初期改質層位置では改質された吸収成分により照射エネルギーが吸収されることになり、その結果、上記集光点Ｐ0よりも入射面側で、パワー密度が所定の値となる高さ位置（上記集光点Ｐ0から上方に１０μｍ、すなわち非接合面の表面から３００μｍ）で最終的な改質層２７が連鎖して形成された。
【０１３２】
上記パルスレーザ光の照射を、加工予定ラインすべてに対して行うことにより、上記切断予定面２５よりも上面側の高さ位置に、接合体２１から分離される接合用圧電基板剥離部の界面となる改質層２７が、タンタル酸リチウム基板（接合用圧電基板２６）内部の全域に亘り形成された。
【０１３３】
（６）タンタル酸リチウム基板（接合用圧電基板２６）内に形成された改質層を剥離面にし、接合体から接合用圧電基板剥離部を分離して薄膜化された圧電基板の形成
内部に改質層２７が形成されたタンタル酸リチウム基板（接合用圧電基板２６）を有する接合体２１が載置された支持台３７を、Ｘ軸方向移動手段およびＹ軸方向移動手段を制御して圧電基板剥離手段８０が配設された位置に移動させると共に、圧電基板吸着手段８４の直下に載置し、該接合体２１の接合用圧電基板２６の表面に密着させ、その後、接合用圧電基板２６に圧電基板吸着手段８４を吸着させて固定した（図６を参照）。
【０１３４】
そして、圧電基板吸着手段８４と接合体２１が固定された状態で、剥離用パルスモータ８３を作動することにより上記圧電基板吸着手段８４を回転駆動させ、接合体２１における接合用圧電基板２６の内部に形成された改質層２７を剥離面にし、上記接合体２１から接合用圧電基板剥離部２８を分離して薄膜化された圧電基板１を作製した。
【０１３５】
そして、接合用圧電基板剥離部２８が分離された後の圧電基板１の厚さは５０μｍとなった。これにより、タンタル酸リチウム基板（圧電基板１）／（直接接合）／多結晶ダイヤモンド薄膜層／支持基板（シリコン基板）の構成を有する複合基板が得られた。
【０１３６】
（７）タンタル酸リチウム基板（圧電基板１）における非接合面の研磨
得られたタンタル酸リチウム基板（圧電基板１）／（直接接合）／多結晶ダイヤモンド薄膜層／支持基板（シリコン基板）の構成を有する複合基板における上記タンタル酸リチウム基板（圧電基板１）の非接合面を、コロイダルシリカを用いたメカノケミカルポリッシュにより鏡面研磨して、上記タンタル酸リチウム基板（圧電基板１）の厚さを３μｍまで薄膜化し、かつ、上記非接合面の表面粗さＲａを４ｎｍとした。
【０１３７】
（８）表面弾性波素子の作製
研磨処理がなされた実施例１に係る表面弾性波素子用複合基板におけるタンタル酸リチウム基板（圧電基板１）の非接合面に、真空蒸着法により、先に厚さ５ｎｍのＣｒを成膜し、次いで厚さ０．１５μｍのＣｕ膜を成膜した。
【０１３８】
次に、上記Ｃｕ膜上に、フォトリソグラフィ法によりＩＤＴ電極に対応した形状のレジスト層を形成し、該レジスト層をマスクとして用い、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）のドライエッチング法によりレジスト層が形成されていない部分のＣｕ膜およびＣｒ膜を除去した。これにより、所定パターンのＩＤＴ電極を形成し、実施例１に係る表面弾性波素子（ＳＡＷフィルタ）を作製した。
【０１３９】
得られたＳＡＷデバイスの特性は、伝搬速度は１１，０００ｍ／ｓ、周波数温度特性は−８．８ｐｐｍ／℃、電気機械結合係数は７．２％であった。
【０１４０】
これ等の評価結果から、タンタル酸リチウム基板を用いた従来のＳＡＷデバイスを上回る伝搬速度と周波数温度特性が得られていることが確認された。
【０１４１】
また、ＩＤＴ電極の幅を０．４μｍ（表面弾性波の波長λは０．４×４＝１．６μｍとなる）とすることにより、共振周波数６８７５ＭＨｚのＳＡＷデバイスを得ることができた。得られたＳＡＷデバイスの特性を表２に示す。
【０１４２】
［実施例２］
実施例１の（４）工程において、金属薄膜を介して多結晶ダイヤモンド薄膜層と接合用圧電基板との常温接合を行った以外は、実施例１の（１）（２）（３）工程と同様の条件で実施例２に係る多結晶ダイヤモンド薄膜層とタンタル酸リチウム基板（接合用圧電基板）の接合体を得た。
【０１４３】
実施例２における（４）工程、すなわち、金属薄膜を介した多結晶ダイヤモンド薄膜層と接合用圧電基板との常温接合は以下のように行った。
【０１４４】
表面研磨した多結晶ダイヤモンド薄膜層／支持基板（シリコン基板）と、主面表面が研磨されたタンタル酸リチウム基板（接合用圧電基板）を、アセトン液中で超音波洗浄し、更に、両基板の研磨がなされた表面にＵＶ照射を６０秒行った。
【０１４５】
次に、表面活性化接合タイプ常温接合装置［（株）ムサシノエンジニアリング社製］に洗浄およびＵＶ照射を終えた両基板を配置し、超高真空２×１０-6Ｐａまで真空引きし、両基板の表面にＡｒビーム照射し（照射条件：加速電圧５０ｋＶ、ビーム径１．２ｍｍ、照射量２×１０14ｉｏｎｓ／ｃｍ2）、該表面を活性化した後、同一チャンバー内で、支持基板（シリコン基板）上に形成された多結晶ダイヤモンド薄膜層表面にスパッタリング法を用いてチタン膜を７ｎｍ成膜した。
【０１４６】
次いで、上記タンタル酸リチウム基板（接合用圧電基板）とチタン膜が成膜された多結晶ダイヤモンド薄膜層表面を対向させ、熱、圧力等を加えずに両表面を常温接合して、多結晶ダイヤモンド薄膜層とタンタル酸リチウム基板の接合体を得た。
【０１４７】
次に、実施例１の（５）工程と同様、タンタル酸リチウム基板（接合用圧電基板）／（直接接合：Ｔｉ膜）／多結晶ダイヤモンド薄膜層／支持基板（シリコン基板）の構成を有する接合体におけるタンタル酸リチウム基板（直径２インチ、厚さ３５０μｍ：接合用圧電基板）の非接合面を「レーザスライス法」で薄膜化するために、タンタル酸リチウム基板（接合用圧電基板）に対し透過性を有するレーザ光の集光点Ｐ0を、該接合用圧電基板における非接合面の表面から３１０μｍ内側の切断予定面２５に合わせ、かつ、パルスレーザ光をタンタル酸リチウム基板（接合用圧電基板）に向けて照射し、集光点Ｐ0よりも入射面側で、パワー密度が所定の値となる高さ位置（集光点Ｐ0から上方に１０μｍ、すなわち非接合面の表面２３から３００μｍ）で最終的な改質層２７を連鎖して形成した。
【０１４８】
次いで、実施例１の（６）工程と同様、接合体２１のタンタル酸リチウム基板（接合用圧電基板２６）内に形成された上記改質層２７を剥離面にして接合体２１から接合用圧電基板剥離部２８を分離し、薄膜化された圧電基板１を作製した。上記接合用圧電基板剥離部２８が分離された後における圧電基板１の厚さは５０μｍとなり、タンタル酸リチウム基板（圧電基板１）／（直接接合：Ｔｉ膜）／多結晶ダイヤモンド薄膜層／支持基板（シリコン基板）の構成を有する複合基板が得られた。
【０１４９】
次に、実施例１の（７）工程と同様、タンタル酸リチウム基板（圧電基板１）／（直接接合：Ｔｉ膜）／多結晶ダイヤモンド薄膜層／支持基板（シリコン基板）の構成を有する複合基板における上記タンタル酸リチウム基板（圧電基板１）の非接合面を、コロイダルシリカを用いたメカノケミカルポリッシュにより鏡面研磨して、上記タンタル酸リチウム基板（圧電基板１）の厚さを２０μｍまで薄膜化し、かつ、上記非接合面の表面粗さＲａを４ｎｍとした。
【０１５０】
そして、実施例１の（８）工程と同様、研磨処理がなされた実施例２に係る表面弾性波素子用複合基板におけるタンタル酸リチウム基板（圧電基板１）の非接合面に所定パターンのＩＤＴ電極を形成し、実施例２に係る表面弾性波素子（ＳＡＷフィルタ）を作製した。
【０１５１】
得られたＳＡＷフィルタの特性は、伝搬速度は１０,５００ｍ／ｓ、周波数温度特性は−９．２ｐｐｍ／℃、電気機械結合係数は７．４％であった。
【０１５２】
これ等の評価結果から、タンタル酸リチウム基板を用いた従来のＳＡＷデバイスを上回る伝搬速度と周波数温度特性が得られていることが確認された。
【０１５３】
また、ＩＤＴ電極の幅を０．４μｍ（表面弾性波の波長λは０．４×４＝１．６μｍとなる）とすることにより、共振周波数６５６２ＭＨｚのＳＡＷデバイスを得ることができた。得られたＳＡＷデバイスの特性を表２に示す。
【０１５４】
［比較例１］
実施例１の（１）〜（８）工程については行わず、直径２インチ、厚さ３００μｍのタンタル酸リチウム基板を用い、タンタル酸リチウム基板のＩＤＴ電極を形成する側の表面をコロイダルシリカを用いたメカノケミカルポリッシュにより鏡面研磨し、表面粗さＲａ４ｎｍとした。次いで、実施例１の（８）「表面弾性波素子の作製」工程に従って比較例１に係る表面弾性波素子（ＳＡＷフィルタ）を作製した。
【０１５５】
得られたＳＡＷフィルタの特性は、伝搬速度は３９００ｍ／ｓ、周波数温度特性は−３８．２ｐｐｍ／℃、電気機械結合係数は８．０％であった。これ等の評価結果は、従前同様の伝搬速度、周波数温度特性であった。
【０１５６】
また、ＩＤＴ電極の幅を０．４μｍ（表面弾性波の波長λは０．４×４＝１．６μｍとなる）とすることにより、共振周波数２４３８ＭＨｚのＳＡＷデバイスが得られた。
【０１５７】
上記伝搬速度（３９００ｍ／ｓ）であり、ＳＡＷデバイスの高周波数化は実現できなかった。得られたＳＡＷデバイスの特性を表２に示す。
【０１５８】
［比較例２］
支持基板として２インチ径単結晶シリコン基板（直径２インチ×厚さ２００μｍ、表面粗さＲａ０．３ｎｍ）を準備した。
【０１５９】
また、圧電基板として、直径２インチ、厚さ１００μｍ、表面粗さＲａ０．３ｎｍのタンタル酸リチウム基板［住友金属鉱山（株）社製］を準備した。
【０１６０】
そして、両基板をアセトン液中で超音波洗浄した後、更に、両基板の表面にＵＶ照射を６０秒行った。
【０１６１】
次に、表面活性化接合タイプ常温接合装置［（株）ムサシノエンジニアリング社製］に洗浄およびＵＶ照射を終えた両基板を配置し、超高真空２×１０-6Ｐａまで真空引きし、両基板の表面にＡｒビーム照射し（照射条件：加速電圧５０ｋＶ、ビーム径１．２ｍｍ、照射量２×１０14ｉｏｎｓ／ｃｍ2）、両基板の表面を活性化した後、両基板の表面を対向させ、熱、圧力等を加えずに両表面を常温接合して、比較例２に係る表面弾性波素子用複合基板（複合基板）を作製した。
【０１６２】
そして、実施例１の（５）「接合用圧電基板に対し透過性を有するレーザ光の集光点を接合用圧電基板の入射面から所定位置に設定して照射することによる改質層の形成」工程と、実施例１の（６）「接合用圧電基板内に形成された改質層を剥離面にし、接合体から接合用圧電基板剥離部を分離して薄膜化された圧電基板の形成」工程については行わず、実施例１の（７）工程である「複合基板におけるタンタル酸リチウム基板の非接合面の研磨」を行った。
【０１６３】
すなわち、タンタル酸リチウム基板／（直接接合）／シリコン基板の構成を有する上記複合基板におけるタンタル酸リチウム基板の非接合面を、表面研磨器［（株）ディスコ社製ＤＧＰ８７６１］を用いて厚さ３１μｍまで研磨した。更に、上記タンタル酸リチウム基板の非接合面を、コロイダルシリカを用いたメカノケミカルポリッシュにより鏡面研磨し、上記非接合面の表面粗さＲａ４ｎｍとした。
【０１６４】
上記製造条件について表１に示す。
【０１６５】
次に、得られた複合基板を用い、実施例１の（８）「表面弾性波素子の作製」工程に従って比較例２に係る表面弾性波素子（ＳＡＷフィルタ）を作製した。
【０１６６】
得られたＳＡＷフィルタの特性は、伝搬速度は４１００ｍ／ｓ、周波数温度特性は−１７．８ｐｐｍ／℃、電気機械結合係数は７．３％であった。
【０１６７】
比較例２においては、支持基板（シリコン基板）とタンタル酸リチウム基板を直接接合させた複合基板の構造が採られており、支持基板（シリコン基板）の方がタンタル酸リチウム基板より熱膨張が小さいためタンタル酸リチウム基板の伸びが抑制され、電極間隔も広がらず共振周波数の変化は少なかった。しかし、伝搬速度の向上は得られなかった。
【０１６８】
また、ＩＤＴ電極の幅を０．４μｍ（表面弾性波の波長λは０．４×４＝１．６μｍとなる）とすることにより、共振周波数２５６３ＭＨｚのＳＡＷデバイスが得られた。
【０１６９】
上記伝搬速度（４１００ｍ／ｓ）であり、ＳＡＷデバイスの高周波数化は実現できなかった。得られたＳＡＷデバイスの特性を表２に示す。
【０１７０】
【表１】
2020022050.tif 000003
【０１７１】
【表２】
2020022050.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
本発明の表面弾性波素子用複合基板を用いた表面弾性波素子は、その高周波数化が図れると共に周波数特性が温度変化によりシフト（変動）する課題も改善できるため、表面弾性波素子用基板として使用される産業上の利用可能性を有している。
【符号の説明】
【０１７３】
Ｐ  プラズマ
Ｐ0  集光点
Ｌ  レーザ光
１  圧電基板
２  支持基板
３  多結晶ダイヤモンド薄膜層
４  櫛歯状電極（ＩＤＴ電極）
５  金属薄膜
６  マグネトロン
７  矩形導波管
８  整合器
９  プランジャー
１０  反応管
１１  サセプタ（基板ホルダー）
１２  排気用ポンプ
１３  パワーモニタ
１４  反応ガス
２１  接合体
２３  非接合面表面
２４  接合体裏面
２５  切断予定面
２６  接合用圧電基板
２７  改質層
２８  接合用圧電基板剥離部
３０  レーザ加工装置
３１  レーザ光源
３２  レーザ光源制御部
３３  ダイクロイックミラー
３５  集光用レンズ
３７  支持台
４１  ステージ
４５  ステージ制御部
８０  圧電基板剥離手段
８２  剥離ユニットアーム
８３  剥離用パルスモータ
８４  圧電基板吸着手段
【図１】
2020022050.tif 000005
【図２】
2020022050.tif 000006
【図３】
2020022050.tif 000007
【図４】
2020022050.tif 000008
【図５】
2020022050.tif 000009
【図６】
2020022050.tif 000010