(57)【要約】  複合基板１０は、支持基板１２と圧電基板１４とを貼り合わせたものであり、本実施形態では、支持基板１２と圧電基板１４とを接着層１６によって貼り合わせたものである。この複合基板１０は、支持基板１２が透光性アルミナセラミックで作製されているため、支持基板が不透明なセラミックで作製されている場合に比べて、ＦＣＢのときにアライメントがしやすくなる。また、支持基板１２の可視光領域（３６０〜７５０ｎｍ）における直線透過率及び前方全光線透過率は、それぞれ１０％以上及び７０％以上であることが好ましい。
2013187410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と圧電基板とを貼り合わせた複合基板であって、
前記支持基板の材料は、透光性セラミックである、複合基板。
【請求項２】
前記支持基板の可視光領域（３６０〜７５０ｎｍ）における直線透過率及び前方全光線透過率は、それぞれ１０％以上及び７０％以上である、請求項１に記載の複合基板。
【請求項３】
前記支持基板の前方全光線透過率は波長２００ｎｍのときに８０％以上である、請求項１又は２に記載の複合基板。
【請求項４】
前記支持基板の表裏両面の少なくとも片面の算術平均粗さＲａは５〜２０ｎｍである、請求項３に記載の複合基板。
【請求項５】
前記支持基板と前記圧電基板とは接着層を介して張り合わされており、前記接着層の屈折率は、前記支持基板の屈折率と前記圧電基板の屈折率との間の値である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合基板。
【請求項６】
前記支持基板はキャビティを備えている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合基板。
【請求項７】
前記支持基板の材料は、透光性アルミナセラミックである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の複合基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、支持基板と圧電基板とを貼り合わせた複合基板に、電極を設けて弾性波デバイスを作製することが知られている。ここで、弾性波デバイスは、例えば、携帯電話などの通信機器におけるバンドパスフィルタとして使用されている。また、複合基板は、圧電基板としてニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウム、支持基板としてシリコンや石英、セラミックスを用いたものが知られている（特許文献１参照）。セラミックスとしては、パッケージ材料として汎用されているものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１９６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の複合基板は、支持基板が不透明なセラミックで作製されているため、フリップ・チップ・ボンディング（ＦＣＢ）のときにアライメントがしにくいという問題があった。具体的には、図６に示すように、ＦＣＢのとき、支持基板１１２と圧電基板１１４とを貼り合わせた複合基板１１０を、圧電基板１１４が下、支持基板１１２が上になるようにして、圧電基板１１４上のＡｕ製のボールバンプ１１４ａと、プリント基板１０２上の電極パッド１０２ａとの位置合わせ（アライメント）を行う必要がある。アライメントは、支持基板１１２側に配置したカメラで確認しながら行う。このとき、圧電基板１１４は透明だが、支持基板１１２は不透明なセラミックであるため、支持基板１１２を通してアライメントするのは容易ではなかった。【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、ＦＣＢのときにアライメントがしやすい複合基板を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の複合基板は、支持基板と圧電基板とを貼り合わせた複合基板であって、前記支持基板の材料は、透光性セラミックである。【０００７】
本発明の複合基板によれば、支持基板が不透明なセラミックで作製されている場合に比べて、ＦＣＢのときにアライメントがしやすくなる。すなわち、一般に圧電基板は透明であり、ＦＣＢのときには、圧電基板が下、支持基板が上になるが、支持基板が透光性セラミック製のため、支持基板を通して圧電基板の位置（圧電基板上に設けられるボールバンプの位置など）を確認することができる。このため、アライメントがしやすくなる。【０００８】
本発明の複合基板において、前記支持基板の可視光領域（３６０〜７５０ｎｍ、以下同じ）における直線透過率及び前方全光線透過率は、それぞれ１０％以上及び７０％以上であることが好ましい。こうすれば、上述した本発明の効果をより確実に得ることができる。【０００９】
本発明の複合基板において、前記支持基板の前方全光線透過率は波長２００ｎｍで８０％以上であることが好ましい。こうすれば、圧電基板の表面にフォトレジスト膜を形成したあと、波長２００ｎｍ付近のＵＶを用いてフォトレジスト膜の露光を行う際、圧電基板と支持基板との界面での反射を抑制し、高精度のパターニングが可能となる。また、露光装置の解像度は、ｋ×λ／ＮＡで定義される（ｋ：係数、λ：光源の波長、ＮＡ：投影レンズの開口数）ため、短波長で露光することで、微細パターンが形成できる。ここで、支持基板の表裏両面の少なくとも片面は粗面（例えば算術平均粗さＲａが５〜２０ｎｍ）であることが好ましい。この場合、表裏両面が鏡面（例えば算術平均粗さＲａが０．５〜２ｎｍ）の場合と比べて、波長２００ｎｍにおける前方全光線透過率の値が高くなる。特に、支持基板の両面が粗面であることが、波長２００ｎｍにおける前方全光線透過率の値がより高くなるため好ましい。【００１０】
本発明の複合基板において、前記支持基板と前記圧電基板とは接着層を介して張り合わされており、前記接着層の屈折率は、前記支持基板の屈折率と前記圧電基板の屈折率との間の値であることが好ましい。こうすれば、圧電基板の上方から照射された光が接着層及び支持基板を通過しやすくなる。【００１１】
本発明の複合基板において、前記支持基板は、キャビティを備えていてもよい。支持基板は、透光性セラミックの原料を成形し焼成することにより得られるため、キャビティを備えた支持基板を作製する際には、キャビティを備えた成形体が得られるような金型を使用すればよい。このため、マスキングやエッチングの工程が不要となる。例えば、支持基板として透光性セラミック基板ではなくシリコン基板を用いる場合、そのシリコン基板にキャビティを作製するには、まずシリコン基板の片面（圧電基板と接合する面とは反対側の面）をマスクで被覆し、次にそのマスクを露光・現像し、その後マスクされていない部分をエッチングするという一連の工程が必要となる。【００１２】
本発明の複合基板において、前記支持基板の熱膨張率は４〜９ｐｐｍ／℃であることが好ましい。こうすれば、高温での熱膨張が小さく、温度特性改善効果に優れる。【００１３】
本発明の複合基板において、前記支持基板の平均結晶粒径は１０μｍ〜５０μｍであることが好ましい。こうすれば、平均結晶粒径が小さいため、不要なバルク波の反射を少なくすることができる。また、ＵＶ透過率、強度も高くなる。【００１４】
本発明の複合基板において、前記支持基板の材料は、透光性アルミナセラミックであることが好ましい。透光性アルミナセラミックからなる支持基板の特性は以下のとおり。
・直線透過率  可視光領域で１０％以上
・前方全光線透過率  可視光領域で７０％以上（波長２００ｎｍのときに８０％以上）、この透過率は波長３００ｎｍより短波長側で急上昇する。
・アルミナ純度  ９９．９％以上
・結晶粒径  １０〜５０μｍ
・熱膨張率  ４〜９ｐｐｍ／℃
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】複合基板１０の構成の概略を示す斜視図。
【図２】複合基板１０の製造工程を示す斜視図。
【図３】複合基板１０を用いて作製した１ポートＳＡＷ共振子３０の斜視図。
【図４】支持基板Ａ〜Ｃの前方全光線透過率スペクトルのグラフ。
【図５】測定装置４０の説明図。
【図６】複合基板１１０をプリント基板１０２に搭載するときの様子を表す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態である複合基板１０の構成の概略を示す斜視図である。
【００１７】
複合基板１０は、図１に示すように、支持基板１２と圧電基板１４とを貼り合わせたものであり、本実施形態では、支持基板１２と圧電基板１４とを接着層１６によって貼り合わせたものである。この複合基板１０は、１箇所がフラットになった円形に形成されている。このフラットな部分は、オリエンテーションフラット（ＯＦ）と呼ばれる部分であり、例えば、弾性表面波デバイスの製造工程において諸操作を行う際などに、ウエハ位置や方向の検出などを行うときに用いられる。
【００１８】
支持基板１２は、アルミナ純度が９９％以上、熱膨張率が４〜９ｐｐｍ／℃の透光性アルミナセラミック基板である。この支持基板１２の可視光領域における直線透過率は１０％以上である。また、支持基板１２の可視光領域における前方全光線透過率は７０％以上であり、波長２００ｎｍのときに８０％以上、好ましくは８５％以上、より好ましくは９０％以上である。支持基板１２の両面の算術表面粗さＲａは０．５〜２０ｎｍである。ここで、支持基板１２の両面とも鏡面（例えばＲａ０．５〜２ｎｍ）の場合に比べて、片面が鏡面でもう片面が粗面（例えばＲａ５〜２０ｎｍ）の方が前方全光線透過率が高くなるため好ましく、両面とも粗面の方が前方全光線透過率が一層高くなるため好ましい。支持基板１２の平均結晶粒径は１０μｍ〜５０μｍである。
【００１９】
圧電基板１４は、弾性波（例えば弾性表面波）を伝搬可能な圧電体の基板である。圧電基板１４の材料としては、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ホウ酸リチウム、水晶などが挙げられる。これらの熱膨張率は１３〜１６ｐｐｍ／℃である。こうした圧電基板１４は透明である。
【００２０】
接着層１６は、支持基板１２と圧電基板１４とを接着する層である。接着層１６の材料は、特に限定されないが、耐熱性を有する有機接着剤が好ましく、例えば、エポキシ系接着剤やアクリル系接着剤などが挙げられる。また、接着層１６の屈折率は、支持基板１２の屈折率と圧電基板１４の屈折率との間の値である。この接着層１６の厚みは、１μｍ以下であるが、好ましくは０．２〜０．６μｍである。
【００２１】
こうした複合基板１０の製造方法の一例について、図２を用いて以下に説明する。図２は、複合基板１０の製造工程を示す斜視図である。まず、ＯＦを有する所定の直径及び厚さの支持基板１２を用意する。また、支持基板１２と同じ直径の圧電基板２４を用意する（図２（ａ）参照）。圧電基板２４は、圧電基板１４よりも厚い。そして、接着剤を支持基板１２の表面と圧電基板２４の裏面との少なくとも一方に均一に塗布する。その後、両基板１２，２４を貼り合わせ、接着剤が熱硬化性樹脂の場合には加熱して硬化させ、接着剤が光硬化性樹脂の場合には光を照射して硬化させて接着層１６とする（図２（ｂ）参照）。その後、研磨機にて圧電基板２４を研磨して所定厚さまで薄くすることで圧電基板１４とし、複合基板１０を得る（図２（ｃ）参照）。
【００２２】
こうして得られた複合基板１０は、この後、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いて電極を形成して、複合基板１０を多数の弾性表面波デバイスの集合体としたあと、ダイシングにより１つ１つの弾性表面波デバイスに切り出される。複合基板１０を弾性表面波デバイスである１ポートＳＡＷ共振子３０の集合体としたときの様子を図３に示す。１ポートＳＡＷ共振子３０は、フォトリソグラフィ技術により、圧電基板１４の表面にＩＤＴ電極３２，３４と反射電極３６とが形成されたものである。ＩＤＴ電極３２，３４は、例えば以下のようにして形成される。まず、圧電基板１４の上にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを通してフォトレジストに光を照射する。次に現像液に浸漬させ、不要なフォトレジストを除去する。フォトレジストがネガレジストの場合には、フォトレジストのうち光が当たった部分が圧電基板１４に残る。一方、フォトレジストがポジレジストの場合には、フォトレジストのうち光が当たらなかった部分が圧電基板１４に残る。次に電極材料（例えばＡｌ）を全面に蒸着し、フォトレジストを除去することで、櫛形のＩＤＴ電極３２，３４が得られる。ＩＤＴ電極３２は＋極、ＩＤＴ電極３４は−極であり、互いに交互に並ぶようにパターン形成される。そして、隣接する＋極同士の間隔（周期間隔）が波長λに相当し、音速ｖを波長λで除した値が共振周波数ｆｒに相当する。
【００２３】
以上詳述した本実施形態の複合基板１０によれば、支持基板１２が透光性アルミナセラミックで作製されているため、支持基板が不透明なセラミックで作製されている場合に比べて、ＦＣＢのときにアライメントがしやすくなる。すなわち、ＦＣＢのときには、透明な圧電基板１４が下、支持基板１２が上になるが、支持基板１２が透光性セラミック製のため、支持基板１２を通して圧電基板１４の位置（圧電基板１４上に設けられるＡｕ製のボールバンプの位置など）を確認することができる。このため、アライメントがしやすくなる。また、複合基板１０は、支持基板１２の可視光領域における直線透過率及び前方全光線透過率がそれぞれ１０％以上及び７０％以上であるため、こうした効果をより確実に得ることができる。
【００２４】
また、支持基板１２の熱膨張率が圧電基板１４よりも小さいため、温度が変化したときの圧電基板１４の大きさの変化が支持基板１２によって抑制される。したがって、この複合基板１０を用いて作製した弾性波デバイスの温度に対する周波数特性の変化を抑えることができる。特に、複合基板１０は、支持基板１２の熱膨張率が４〜９ｐｐｍ／℃であるため、高温での熱膨張が小さく、弾性波デバイスの温度特性改善効果に優れる。
【００２５】
更に、複合基板１０は、前方全光線透過率が波長２００ｎｍで８０％以上である。そのため、圧電基板２４の表面にフォトレジスト膜を形成したあと、波長２００ｎｍ付近のＵＶを用いてフォトレジスト膜の露光を行う際、圧電基板２４と支持基板１２との界面での反射を抑制し、高精度のパターニングが可能となる。また、露光装置の解像度は、ｋ×λ／ＮＡで定義される（ｋ：係数、λ：光源の波長、ＮＡ：投影レンズの開口数）ため、短波長で露光することで、微細パターンが形成できる。
【００２６】
更にまた、接着層１６の屈折率は支持基板１２の屈折率と圧電基板１４の屈折率との間の値であるため、圧電基板１４の上方から照射された光が接着層１６及び支持基板１２を通過しやすくなる。
【００２７】
そしてまた、支持基板１２の平均結晶粒径が１０μｍ〜５０μｍと小さいため、不要なバルク波の反射を少なくすることができる。また、ＵＶ透過率、強度も高くなる。
【００２８】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００２９】
例えば、上述した実施形態では、複合基板１０を用いて弾性波デバイスの一つである弾性表面波デバイスを作製する場合について説明したが、複合基板１０を用いてラム波素子や薄膜共振子（ＦＢＡＲ）のような他の弾性波デバイスを作製してもよい。
【００３０】
上述した実施形態では、支持基板１２と圧電基板１４とを接着層１６により貼り合わせて複合基板１０を作製したが、支持基板１２と圧電基板１４とを直接接合により貼り合わせて複合基板を作製してもよい。両基板１２，１４を直接接合により貼り合わせる場合、例えば以下の方法が例示される。すなわち、まず、両基板１２，１４の接合面を洗浄し、該接合面に付着している不純物（酸化物や吸着物等）を除去する。次に、両基板１２，１４にアルゴン等の不活性ガスのイオンビームを両基板の接合面に照射することで、残留した不純物を除去すると共に接合面を活性化させる。その後、真空中、常温で両基板１２，１４を貼り合わせる。
【００３１】
上述した実施形態において、支持基板１２は、キャビティを備えていてもよい。支持基板１２は、透光性アルミナセラミックの原料を成形し焼成することにより得られるため、キャビティを備えた支持基板１２を作製する際には、キャビティを備えた成形体が得られるような金型を使用すればよい。このため、マスキングやエッチングの工程が不要となる。例えば、支持基板１２として透光性アルミナセラミック基板ではなくシリコン基板を用いる場合、そのシリコン基板にキャビティを作製するには、まずシリコン基板の片面（圧電基板と接合する面とは反対側の面）をマスクで被覆し、次にそのマスクを露光・現像し、その後マスクされていない部分をエッチングするという一連の工程が必要となる。
【００３２】
上述した実施形態では、支持基板１２を透光性アルミナセラミック基板としたが、支持基板１２をアルミナ以外の透光性を有するセラミック基板としてもよい。その場合でも、ＦＣＢのときにアライメントがしやすくなるという効果が得られる。
【実施例】
【００３３】
［透光性アルミナ基板（支持基板Ａ〜Ｃ）］
直径φ１００ｍｍの透光性アルミナ基板を以下の製法で用意した。最初に、表１の成分を混合したスラリーを調製した。なお、α−アルミナ粉末は、比表面積３．５〜４．５ｍ2／ｇ、平均一次粒子径０．３５〜０．４５μｍのものを用いた。【００３４】
【表１】
2013187410.tif 000003
【００３５】
このスラリーを、アルミニウム合金製の型に室温で注入した後、室温で１時間放置した。次いで４０℃で３０分放置し、固化を進めてから、離型した。さらに、室温、次いで９０℃の各々にて２時間放置して、板状の粉末成形体を得た。得られた粉末成形体を、大気中１１００℃で仮焼（予備焼成）した後、仮焼体をモリブデン製の板に載せ、上側に０．１〜０．５ｍｍのすき間をあけた状態で、水素：窒素＝３：１（体積比）の雰囲気中１７００〜１８００℃で焼成を行った。その後、その焼成体をモリブデン製の板に載せ、さらにその上にモリブデン製の重りを載せて、水素：窒素＝３：１（体積比）の雰囲気中１７００〜１８００℃でアニール処理を実施した。焼成時に上側にすき間をあけることで、添加物（主にマグネシア等）の排出を行うとともに、アニール処理時に重りを載せて（荷重を掛けて）焼成と同等温度でアニールすることで、緻密化を促進した。このようにして透光性アルミナ基板を得た。【００３６】
この透光性アルミナ基板を３つ用意し、１つ目は両面を研削した支持基板（以下、支持基板Ａという）とし、２つ目は両面を研磨した支持基板（以下、支持基板Ｂという）とし、３つめは片面を研磨、片面を研削した支持基板（以下、支持基板Ｃという）とした。研削は、ダイヤモンド砥粒、＃１５００の砥石を用いて行った。研磨は、研削後の表面を平均粒径０．５μｍのダイヤモンド砥粒を用いてラップ研磨し、更に表面をコロイダルシリカスラリーと硬質ウレタンパッドを用いてポリッシングした。各支持基板につき、触針式表面粗さ計で算術平均粗さ（Ｒａ）を測定した。また、後述する図５の測定装置４０により前方全光線透過率を測定した。それらの結果を表２に示す。また、図４には前方全光線透過率スペクトルのグラフを示す。さらに、各支持基板の平均結晶粒径、熱膨張係数、可視光領域における直線透過率を測定した。それらの結果も表２に示す。【００３７】
なお、前方全光線透過率は、図５の測定装置４０によって得られた測定値に基づいて算出した。図５の測定装置は、積分球４１の開口部を試料Ｓ（厚さ３ｍｍ）で塞ぎ、穴４４（直径φ３ｍｍ）を有するプレート４２を試料Ｓの上面に載置し、その状態で光源４６からの光を穴４４を通して試料Ｓへ照射し、積分球４１を用いて試料Ｓを通過してきた光を集め、その光の強度を検出器４８により測定するものである。前方全光線透過率は、以下の式により求めた。
前方全光線透過率＝１００×（測定した光の強度）／（光源の強度）
【表２】
2013187410.tif 000004
【００３８】
［実施例１（複合基板）］
支持基板Ａの上に、屈折率１．９のエポキシ系接着剤を１μｍ以下の厚みで、スピナーを用いて塗布した。接着剤の屈折率がＬｉＴａＯ3（屈折率２．１）と透光性アルミナ（屈折率１．７）との間の値の場合に、ＬｉＴａＯ3の上方から照射された光が接着層及び支持基板Ａを通過しやすくなる（光の透過性がよくなる）。そのため、屈折率１．９のエポキシ系接着剤を用いた。別途用意した２３０μｍの厚みを持つ４２Ｙ−Ｘ  ＬｉＴａＯ3圧電基板（切り出し角が回転Ｙカットである４２°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ3圧電基板）を支持基板Ａと接着し、約１５０℃の温度で低温焼成した。圧電基板の表面をグラインダーで粗研磨し、圧電基板の厚みを２５μｍまで薄くした。更に同表面を同様にコロイダルシリカと硬質ウレタンパッドを用いて精密研磨し表面を鏡面化した。このときの圧電基板の厚みは２０μｍであった。最後に２５０℃のオーブンに投入し、接着剤を完全に硬化させて複合基板とした。【００３９】
この複合基板の圧電基板上にフォトリソプロセスを通してアルミからなる櫛形のＩＤＴ電極を形成し、ＳＡＷ共振器を作成した。ＩＤＴ電極は、波長１９３ｎｍのＡｒＦの露光機を用いて、リフトオフにより形成した。リフトオフでは、最初に、圧電基板の表面にネガレジストを塗布し、フォトマスクを通してネガレジストに光を照射した。次に現像液に浸漬させ、不要なネガレジストを除去した。これにより、ネガレジストのうち光が当たった部分が圧電基板上に残った。次に電極材料のＡｌを全面に蒸着し、ネガレジストを除去することで、所望のパターンのＩＤＴ電極を得た。ＩＤＴ電極の周期間隔は４．５μｍとした。得られたＳＡＷ共振器をネットワークアナライザーで測定したところ、室温にて９２０ＭＨｚ付近に共振周波数が見られた。更に、このＳＡＷ共振器を恒温槽内に設置し、温度を−２０〜９０℃と変化させその時の共振周波数を測定した。これらの測定データよりＴＣＦ（周波数温度係数）を算出したところ、−２５ｐｐｍ／℃であり、ＬＴ単板のＳＡＷ共振器と比べて約１５ｐｐｍ／℃の温度特性の改善が見られた。短波長の光を用いたことでパターニング精度が向上し、電極の周期間隔のばらつきに応じて生じる、共振器周波数のばらつきも低減できた。【００４０】
［比較例１（複合基板）］
支持基板として、透光性アルミナ基板の代わりにＳｉ基板を用いた以外は、実施例１の製法に準じて複合基板を作製し、圧電基板上にＳＡＷ共振器を作製した。フォトリソプロセスの露光の際に、圧電基板と支持基板との接合界面でＵＶ光が反射し、実施例１と比べてＩＤＴ電極のパターニング精度が悪化した。そのため、共振周波数のばらつきが実施例１と比べて大きくなった。【００４１】
本出願は、２０１２年６月１３日に出願された米国特許仮出願第６１／６５８９８８号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、弾性表面波デバイスやラム波素子、薄膜共振子（ＦＢＡＲ）などの弾性波デバイスに利用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０，１１０  複合基板、１２，１１２  支持基板、１４，１１４  圧電基板、１６  接着層、２４  圧電基板、３０  １ポートＳＡＷ共振子、３２，３４  ＩＤＴ電極、３６  反射電極、４０  測定装置、４１  積分球、４２  プレート、４４  穴、４６  光源、４８  検出器、１０２  プリント基板、１０２ａ  電極パッド、１１４ａ  ボールバンプ、Ｓ  試料。
【図１】
2013187410.tif 000005
【図２】
2013187410.tif 000006
【図３】
2013187410.tif 000007
【図４】
2013187410.tif 000008
【図５】
2013187410.tif 000009
【図６】
2013187410.tif 000010
【国際調査報告】
2013187410.tif 000011
2013187410.tif 000012
2013187410.tif 000013
2013187410.tif 000014