(57)【要約】  単結晶薄膜の結晶軸や分極軸の傾きを制御可能で生産性が良く、製造工程での焦電性による悪影響を回避できる圧電性複合基板の製造方法の提供を図る。複数の圧電体を備える圧電性複合基板の製造方法であって、イオン注入工程（Ｓ１）と接合工程（Ｓ２）と剥離工程（Ｓ３）を含む。イオン注入工程（Ｓ１）では、圧電体の圧電単結晶体（１）へH+イオンを注入する。接合工程（Ｓ２）では圧電単結晶体（１）に圧電単結晶体（２）を接合する。その際、圧電単結晶体（１）と圧電単結晶体（２）とで接合面側の極性面の正負を逆にしておく。そして、剥離工程（Ｓ３）では、加熱により圧電単結晶体（１）を剥離層（３）で分断して圧電単結晶薄膜（４）を剥離する。
2010067794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電効果が利用される第１の圧電単結晶体と、前記第１の圧電単結晶体に接合される第２の圧電単結晶体と、を備える圧電性複合基板の製造方法であって、
前記第１の圧電単結晶体の略均一な極性を有する第１の極性面にイオンを注入することにより、前記第１の極性面から内部に離れた剥離層にマイクロキャビティを集積して形成するイオン注入工程と、
前記イオン注入工程の後、前記第２の圧電単結晶体の、前記第１の極性面とは逆極性で略均一な極性を有する第２の極性面に、前記第１の圧電単結晶体の前記第１の極性面を接合する接合工程と、
前記接合工程の後、前記マイクロキャビティに熱応力を作用させるにより前記剥離層を分断する剥離工程と、を含む、圧電性複合基板の製造方法。
【請求項２】
前記接合工程の後、前記第１の圧電単結晶体に対して電界を印加して、前記第１の極性面の一部の反転した分極を復元させる再分極工程を含む、請求項1に記載の圧電性複合基板の製造方法。
【請求項３】
前記再分極工程は前記剥離工程の後に含む、請求項２に記載の圧電性複合基板の製造方法。
【請求項４】
前記接合工程は、分極軸が前記第１の圧電単結晶体と同方向になるようにして、前記第２の圧電単結晶体を前記第１の圧電単結晶体に接合する、請求項１〜３のいずれかに記載の圧電性複合基板の製造方法。
【請求項５】
前記イオン注入工程は、前記第１の極性面に同極性のイオンを注入する、請求項１〜４のいずれかに記載の複合基板の製造方法。
【請求項６】
前記第１の極性面または前記第２の極性面に、部分的に前記極性面が露出する電極パターンを備える、請求項１〜５のいずれかに記載の圧電性複合基板の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の方法で製造された圧電性複合基板の、前記第１の圧電単結晶体に駆動電極を形成する工程を有する、圧電素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の圧電単結晶体を備える圧電性複合基板の製造方法、および、圧電性複合基板の少なくとも一つの圧電単結晶体に駆動電極を形成した圧電素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧電体の単結晶薄膜を備える圧電性複合基板を利用する圧電振動子や圧電共振子が開発されている。圧電体の単結晶薄膜の製造には、従来はスパッタ法やＣＶＤ法などにより圧電体であるＡｌＮやＺｎＯを堆積する製造方法が採用されている。（例えば、非特許文献１参照。）。この製造方法で得られる単結晶薄膜はＣ軸配向膜となり結晶軸の配向方向が基板の上下に整列するため、結晶軸や分極軸の傾きを制御して圧電素子の性能を調整することができない。【０００３】
また、結晶軸や分極軸の傾きを制御できる従来の製造方法としては、圧電体の単結晶基体を研磨する製造方法がある（例えば、非特許文献２参照。）。この方法では、圧電単結晶の大半が研磨くずとして廃棄されるため材料の利用効率が悪く、また、薄膜の厚みを均質にすることが難しく生産性が悪い。【０００４】
また、圧電素子を構成する際に複数の圧電体を熱接合により貼り合わせることがある。（例えば、特許文献１参照）。この場合、各圧電体を把持して重ね合わせてから加熱することになるが、圧電体が薄膜であれば割れやすく取り扱いが困難であり、やはり生産性が悪い。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Y. Osugi et al.; "Single crystalFBAR with LiNbO3 and LiTaO3", 2007 IEEE MTT-S International MicrowaveSymposium, pp.873-876
【非特許文献２】M. Bruel ; "A new Silicon OnInsulator material technology", Electronics Letters, vol. 31, Issue 14,June 6th 1995, p.1201
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３２６４０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の製造方法を用いて圧電体の薄膜を別の圧電体に接合した圧電性複合基板を製造する場合、単結晶薄膜の結晶軸や分極軸の傾きを制御しながら生産性を改善することは難しかった。【０００８】
その上、複数の圧電体を接合した圧電性複合基板では、製造時に圧電体が加熱されることで、接合面に焦電荷が集中して生じて接合面にダメージが及び圧電特性が劣化することがある。【０００９】
そこで本発明は、単結晶薄膜の結晶軸や分極軸の傾きを制御可能で生産性が良く、製造工程での焦電性による悪影響を回避できる圧電性複合基板の製造方法、および、圧電素子の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、圧電効果が利用される第１の圧電単結晶体と、第１の圧電単結晶体に接合される第２の圧電単結晶体とを備える圧電性複合基板の製造方法であって、イオン注入工程と接合工程と剥離工程とを含む。イオン注入工程は、第１の圧電単結晶体の第１の極性面にイオンを注入することにより、剥離層にマイクロキャビティを集積して形成する。第１の極性面は略均一な極性を有する。剥離層は第１の極性面から第１の圧電単結晶体の内部に離れる。接合工程は、イオン注入工程の後、第２の圧電単結晶体の第２の極性面に第１の圧電単結晶体の第１の極性面を接合する。第２の極性面は、第１の極性面とは逆極性で略均一な極性を有する。剥離工程は、接合工程の後、マイクロキャビティに熱応力を作用させるにより剥離層を分断する。【００１１】
この製造方法によれば、接合工程で第１の圧電単結晶体と第２の圧電単結晶体との姿勢を制御できるため結晶軸の方向を任意に設定できる。また、剥離工程で第１の圧電単結晶体から薄膜を剥離でき、第１の圧電単結晶体を再利用できる。このため、圧電単結晶薄膜の結晶軸や分極軸の傾きを制御可能で生産性が改善できる。【００１２】
また、仮に接合工程で、第１の圧電単結晶体と第２の圧電単結晶体とを同極性の極性面で接合していれば、接合面で正負の極性が打ち消されずに極性が残留する。このため接合面が焦電性を持つに至り、加熱による焦電荷が接合面に集中して生じ、接合面にダメージが及ぶ危険性がある。しかしながら本製造方法では、第１の圧電単結晶体と第２の圧電単結晶体とを逆極性の極性面で接合するので、接合面で正負の極性が打ち消されて焦電性がほとんどなくなる。したがって、剥離工程でマイクロキャビティに熱応力を作用させても良好な品質の接合面が得られる。【００１３】
この発明の圧電性複合基板の製造方法は、再分極工程を含むと好適である。イオン注入や熱接合などの作用によって圧電単結晶体の表面では一部の分極が反転することがある。そこで、接合工程の後、再分極工程で電界を印加することで、反転分極を復元させることができる。【００１４】
なお、再分極工程での電界印加により各圧電体は変形することになる。仮に接合工程で第１の圧電単結晶体と第２の圧電単結晶体とを同極性の極性面で接合していれば、すなわち接合面に垂直な方向での分極の向きが逆であれば、再分極工程での電界印加による接合面に垂直な方向での各圧電単結晶体の歪みが逆向きに生じる。これにより、ウェハ割れが生じるなど接合面にダメージが及ぶことがある。しかしながら本製造方法によれば、第１の圧電単結晶体と第２の圧電単結晶体とは逆極性の極性面で接合していて、接合面に垂直な方向での分極の向きが同じなので、再分極工程での電界印加による接合面に垂直な方向での各圧電単結晶体の歪みが同方向に生じる。したがって、接合面に及ぶダメージが抑えられる。【００１５】
その上、本製造方法によれば、反転分極が復元する際に生じる反転電流の検出が容易になる効果も得られる。仮に接合工程で第１の圧電単結晶体と第２の圧電単結晶体とを同極性の極性面で接合していれば、電界印加により第２の圧電単結晶体の非反転な分極まで復元（反転）することがある。すると、第２の圧電単結晶体での反転電流によって、第１の圧電単結晶体での反転電流の検出が困難になる。一方、本製造方法によれば、接合工程で第１の圧電単結晶体と第２の圧電単結晶体とを逆極性の極性面で接合しているので、再分極工程での電界印加により第２の圧電単結晶体の分極まで反転させることが殆ど無く、第１の圧電単結晶体での反転電流の検出が容易である。第１の圧電単結晶体からの反転電流を検出することができれば、再分極処理の制御や再分極処理の完了の判断が容易になる。【００１６】
この発明の再分極工程は、剥離工程の後に含むと好適である。これにより剥離工程での加熱などによる反転分極についても、歪みによるダメージを抑えながら再分極工程で復元できる。【００１７】
この発明の接合工程は、分極軸が第１の圧電単結晶体と同方向になるようにして、第２の圧電単結晶体を第１の圧電単結晶体に接合すると好適である。これにより、各圧電単結晶体への電界印加の際に、接合面に平行な方向での歪みの向きまで同じになり、さらにウェハ割れなどの危険性を抑えられる。【００１８】
この発明のイオン注入工程は、第１の極性面に逆極性のイオンを注入すると好適である。一般に圧電単結晶体の内部の電気双極子における構成元素をシフトさせるのに必要なエネルギーは、構成元素を結晶単位から外すのに必要なエネルギーに比べ、著しく小さい。そこで、第１の極性面から逆極性のイオンを注入することにより、圧電単結晶体の内部の自発分極を示すイオンのシフトしている方向と同一方向からイオンを注入することになり、自発分極の極性反転を抑制できる。例えば、圧電単結晶体がLiTaO3やLiNbO3であれば、LiイオンやTaイオン、Nbイオンは+C軸側にシフトするので、−C軸側から+C軸側に陽イオンを注入するとよい。【００１９】
この発明の第１の極性面または第２の極性面に、部分的に極性面が露出する電極パターンを備えてもよい。【００２０】
このように接合面に電極パターンを形成する場合であっても、接合面の一部で第１の圧電単結晶体と第２の圧電単結晶体とが直接接合していれば、本発明の採用によって、直接接合した位置での焦電性を抑えられ望ましい。【００２１】
本発明の圧電素子の製造方法は、請求項１〜６のいずれかに係る方法で製造された圧電性複合基板の、第１の圧電単結晶体に駆動電極を形成する工程を有してもよい。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、接合工程で第１の圧電単結晶体と第２の圧電単結晶体との結晶軸の方向を任意に設定できる。また、剥離工程で薄膜を剥離した第１の圧電単結晶体を再利用できる。このため、単結晶薄膜の結晶軸や分極軸の傾きを制御可能であり、その生産性が改善できる。【００２３】
その上、接合工程では、第１の圧電単結晶体と第２の圧電単結晶体とを逆極性の極性面で接合するので接合面が焦電性をほとんど持たず、接合工程の後の剥離工程でマイクロキャビティに熱応力を作用させても焦電荷が殆ど生じず、接合面のダメージを抑えて良好な圧電特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第1の実施形態に係る表面弾性波共振子の製造方法の製造工程フローを示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る製造工程フローにおける各工程での圧電性複合基板や、圧電体の単結晶基体、支持基板を示す模式図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る表面弾性波振動子の構成例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る表面弾性波共振子の製造方法の製造工程フローを示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る製造工程フローにおける各工程での圧電性複合基板や、圧電体の単結晶基体、支持基板を示す模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態に係る圧電性複合基板の製造方法を、表面弾性波共振子の製造方法に採用した工程例を説明する。【００２６】
図１は、本実施形態に係る表面弾性波共振子の製造方法の製造工程フローを示す図である。図２は、同製造工程フローにおける各工程での圧電性複合基板や、圧電単結晶体を示す模式図である。【００２７】
本実施形態では第１の圧電単結晶体１として42°ＹカットのLiTaO3基板を採用する。したがって、この圧電単結晶体１の結晶軸は主面法線方向から42°傾き、その分極軸は主面法線方向から48°傾く。結晶軸は電気機械結合係数や周波数温度特性、音速に影響し、弾性表面波共振子の周波数や帯域幅、挿入損失などに重要な影響を与える。そのため、本実施形態で利用する圧電単結晶体１の結晶軸の傾きを上記のようにしておくことで、優れた特性の弾性表面波共振子を構成できる。本実施形態では、圧電単結晶体１の結晶軸が制御可能であるため、製造する弾性表面波共振子の周波数や帯域幅、挿入損失、電気機械結合係数、周波数温度特性、音速などの設計自由度を高められる。【００２８】
また、この圧電単結晶体１には分極処理を施しておく。分極処理によって圧電単結晶体の内部では、分極軸に沿って自発分極した複数の電気双極子が整列し、各電気双極子の分極の向きが揃った状態になる。この状態では、隣接する電気双極子の間で正負の極性が打ち消されたようになるが、隣接する電気双極子が存在しない圧電単結晶体１の両主面は正負いずれかの極性を帯び、全面で極性がほぼ均一な正極性面または負極性面になる。【００２９】
また、本実施形態では第１の圧電単結晶体１の支持基板として、分極処理された第２の圧電単結晶体２を採用する。圧電単結晶体２としては市場流通量の多いZカットウエハなどを使用すると製造コストが低くなって好適である。【００３０】
製造工程フローでは、まず圧電単結晶体１の主面１ＢにＨ+イオンを注入するイオン注入工程を行う（Ｓ１）。主面１Ｂは鏡面研磨されていて、ここでは負極性で略均一な第1の極性面である。なお、主面１Ｂに対向する主面１Ａは正極性で略均一な極性面である。【００３１】
Ｈ+イオンの注入エネルギーは１５０KeVとし、ドーズ量（イオン注入密度）は９×1016atom／cm2とする。これにより、Ｈ+イオンが圧電単結晶体１の主面１Ｂから約1μmの深さで集積してマイクロキャビティを形成して剥離層３を構成する。ここで、注入されるイオンのエネルギーによって、主面１Ｂにおける一部の分極が反転して主面１Ｂが部分的に正極性になることがある。【００３２】
次に、圧電単結晶体２の主面２Ａに圧電単結晶体１の主面１Ｂを直接接合する接合工程を行う（Ｓ２）。主面２Ａは鏡面研磨されていて、ここでは正極性で略均一な第２の極性面である。なお、主面２Ａに対向する主面２Ｂは負極性で略均一な極性面である。ここで、この接合工程（Ｓ２）を熱接合などで行うと、熱エネルギーによって主面１Ｂにおける一部の分極が反転して主面１Ｂが部分的に正極性になることがある。また、主面２Ａにおける一部の分極が反転して主面２Ａが部分的に負極性になることもある。【００３３】
このように圧電単結晶体１と圧電単結晶体２とを正極性面と負極性面とで接合するため、基本的には、各極性面の互いの極性は打ち消し合うことになる。ただし、イオン注入や熱接合によって反転した一部の分極の極性は打ち消されずに残留するので、接合面は弱い焦電性を持つことになる。【００３４】
次に、接合した圧電単結晶体１と圧電単結晶体２とを５００℃加熱環境下におき、剥離層３を分断する剥離工程を行う（Ｓ３）。これにより剥離層３では、マイクロキャビティが熱応力により成長し、圧電単結晶体１の剥離層３より下部の約1μmの厚み部分が、圧電単結晶薄膜４として剥離して圧電単結晶体２とともに圧電性複合基板５を構成する。圧電単結晶薄膜４の厚みはイオン注入するときのエネルギーで決まり、基板うねりなどに厚みが左右されることはなく安定する。この厚みは、表面弾性波の音速を決定するので、本実施形態の製造方法により表面弾性波共振子を安定した性能に設定できる。【００３５】
この工程では、圧電性複合基板５における圧電単結晶薄膜４と圧電単結晶体２との接合面に熱が作用することになる。上述のように、この接合面は弱い焦電性を持つのでいくらかの焦電荷が生じることになる。しかしながら、この焦電荷の総量は少ないので、圧電単結晶体１と圧電単結晶体２との接合面は十分な品質を確保できる。【００３６】
次に、残りの圧電単結晶体１と圧電性複合基板５とで、それぞれの剥離層の後を化学機械研磨（ＣＭＰ）する研磨工程を行う（Ｓ４）。ここで、圧電単結晶体１と圧電性複合基板５との剥離面は、それぞれＲＭＳ（二乗平均平方根）で1０nm程度荒れるので、ＣＭＰにより荒れが1nm以下になるように鏡面研磨する。ＣＭＰでは深さ方向に約１００ｎｍほど研磨を行う。鏡面研磨後の圧電単結晶体１は再びイオン注入工程で利用する。【００３７】
鏡面研磨後の圧電単結晶体１は再利用するので、高単価な圧電単結晶体１から、数十枚〜数百枚の圧電単結晶薄膜４を得ることができる。したがって、圧電単結晶薄膜４の一枚当たりのLiやTaなどの使用量を抑制でき環境負荷を抑えられる。また、低単価な圧電単結晶体２を利用するので圧電性複合基板５を低単価で得られる。圧電単結晶体１が高単価となるのは、単結晶の育成速度が遅く、割れやすいためスライスしづらく、LiやTaなどの原料が希少であるためである。【００３８】
次に、鏡面研磨後の圧電性複合基板５に再分極工程を行う（Ｓ５）。ここでは、圧電性複合基板５に対して、４００℃環境下で約5ms、22kVのパルス電圧を圧電性複合基板５の主面法線方向から印加する。本実施形態では圧電単結晶薄膜４側の表面を正極性に、圧電単結晶体２側の表面を負極性にしていて、分極の向きもこれにしたがっているので、圧電単結晶薄膜４側に負電位を、圧電単結晶体２側に正電位を印加する。これにより、圧電性複合基板５の内部に一定方向に電界が印加され、電気双極子の正極が負電位を向き、電気双極子の負極が正電位を向き、一部の反転した分極が復元することになる。この工程は剥離工程後に行うことが望ましく、温度は各部の融点や熱膨張係数差を考慮して、200〜1200℃で行う。なお、高温であるほど圧電体の抗電界が下がるので、印加する電界を低く抑えることができる。また、電界は1μs〜1分の範囲で断続的に印加すると直流電界による結晶へのダメージを抑制でき望ましい。また、200℃以上での加熱は、イオン注入により受けた結晶のひずみを緩和するため望ましい。結晶ひずみをとるための加熱温度は、分極の解消を避けるためにキューリー温度より100℃以上低くするとよい。【００３９】
なお、この工程では圧電効果によって電界中に配置された圧電性複合基板５の各層は変形することになる。その際、接合面での圧電単結晶薄膜４の歪みと圧電単結晶体２の歪みが相違することで、ウェハ割れが生じる危険性があるが、本製造方法では圧電単結晶薄膜４と圧電単結晶体２との主面法線方向での分極の向きを、上側が正極性で下側が負極性となるようにしているため、主面法線方向での歪みが同じ向きになり、各圧電単結晶体の相対変位量を抑えることができ、ウェハ割れの危険性を低減して圧電単結晶体１と圧電単結晶体２との接合面の品質を改善できる。なお、圧電単結晶体２における分極軸の主面法線方向からの傾きは任意であるが、圧電単結晶体１と分極軸の傾きまで合わせればウェハ割れをさらに抑制でき好適である。【００４０】
また、圧電体内の分極が電界の印加方向に反転する際には反転電流が発生する。本製造方法のように主面法線方向での分極の向きを圧電単結晶薄膜４と圧電単結晶体２とで同じにしていれば、圧電単結晶体２での反転電極がほとんど無いので、圧電単結晶薄膜４での微小な反転電流を検出しやすくなる。したがってこの反転電流を用いての再分極工程の制御や再分極工程の完了判断が可能になる。【００４１】
次に、圧電性複合基板５の圧電単結晶薄膜４上に、フォトリソグラフィプロセスを利用して、アルミニウムによるＩＤＴ電極６を形成して表面弾性波共振子を構成する（Ｓ６）。【００４２】
以上の製造工程フローにより、本発明の第１の実施形態に係る圧電性複合基板５を製造できる。【００４３】
本実施形態では、表面弾性波共振子の製造方法に本発明を採用する実施形態を示したが、本発明はこれ以外にも、バルク弾性波共振子や、界面弾性波共振子の製造方法にも採用することができる。表面弾性波共振子やバルク弾性波共振子は一般的な構成を採用するとよい。境界弾性波共振子については、特願２００３−３２４０９などの構成を採用するとよい。【００４４】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態に係る圧電性複合基板の製造方法を、表面弾性波振動子の製造方法に採用した工程例を説明する。【００４５】
図３は本実施形態で製造される圧電性複合基板１５の構成例である。【００４６】
圧電性複合基板１５は、圧電単結晶体１１，１２とSi基板１７と中間層電極パターン１６とを備える。圧電単結晶体１１，１２は、それぞれ０．１〜９．９μｍの厚みの圧電単結晶体である。Si基板１７は約０．５ｍｍの厚みの基板であって、圧電単結晶体１２に接合されている。Si基板１７と圧電単結晶体１２との接合面には、犠牲層を除去してなる振動空間１５Ａが露出する。また、圧電単結晶体１１，１２には、振動空間１５Ａに至る孔１５Ｂを備える。中間層電極パターン１６は、圧電単結晶体１１，１２の間に部分的に設けられていて、圧電単結晶体１１，１２は主面端部を含む領域で直接接合し、主面中央部を含む領域で中間層電極パターン１６を介して接合する。【００４７】
本実施形態では、圧電単結晶体１１が第１の圧電単結晶体であり、第１の実施形態の圧電単結晶体１と同様な構成である。すなわち、圧電単結晶体１１は42°ＹカットのLiTaO3基板であり、圧電単結晶体１１の両主面は分極処理によって正負いずれかの極性を帯びた正極性面または負極性面である。【００４８】
同様に、圧電単結晶体１２が第２の圧電単結晶体であり、圧電単結晶体１１と同様の構成である。すなわち、この圧電単結晶体１２は42°ＹカットのLiTaO3基板であり、両主面は分極処理により正負いずれかの極性を帯びた正極性面または負極性面である。【００４９】
図４は、本実施形態に係る表面弾性波共振子の製造方法の製造工程フローを示す図である。図５は、本実施形態に係る表面弾性波振動子の製造方法の製造工程フローにおける各工程での圧電性複合基板や、圧電単結晶体を示す模式図である。【００５０】
製造工程フローでは、まず第1の圧電単結晶体１１の主面１１ＢにＨ+イオンを注入するイオン注入工程を行う（Ｓ１１）。主面１１Ｂは鏡面研磨されていて、ここでは負極性で略均一な第1の極性面である。なお、主面１１Ｂに対向する主面１１Ａは正極性で略均一な極性面である。【００５１】
Ｈ+イオンの注入エネルギーは１５０KeVとし、ドーズ量（イオン注入密度）は９×1016atom／cm2とする。これにより、Ｈ+イオンが圧電単結晶体１１の主面１１Ｂから約1μmの深さで集積してマイクロキャビティを形成して剥離層１３を構成する。ここで、注入されるイオンのエネルギーによって、主面１１Ｂにおける一部の分極が反転して主面１１Ｂが部分的に正極性になることがある。【００５２】
次に、第２の圧電単結晶体１２の主面に圧電単結晶体１１の主面１１Ｂを直接接合する接合工程を行う（Ｓ１２）。この工程で用いる圧電単結晶体１２は、予め複合基板１９に形成されている。複合基板１９は犠牲層１８が設けられたSi基板１７に、圧電単結晶体１２の負極性面を接合し、圧電単結晶体１２の正極性面に中間層電極パターン１６を設けたものである。そのため、複合基板１９の圧電単結晶体１２の正極性面と中間層電極パターン１６とが露出する表面に、圧電単結晶体１１の負極性面である主面１１Ｂを接合する。【００５３】
なお、この複合基板１９は次のようにして製造しておく。まず、Si基板１７の主面にリアクティブイオンエッチングにより振動空間１５Ａとなる窪みを形成し、その窪みに犠牲層１８を形成する。その後、Si基板１７の主面はCMPにより平滑化する。次に、イオン注入を行った圧電単結晶体をSi基板１７の犠牲層形成面に接合し、熱剥離により圧電単結晶体１２となる薄膜を剥離する。次いで、CMPによる表面研磨後に中間層電極パターン１６を形成する。以上のような工程を経ることにより複合基板１９を用意できる。【００５４】
ここで、圧電単結晶体１１と圧電単結晶体１２とは主面端部を含む領域で、正極性面と負極性面とを直接接合するため、基本的には、接合箇所での各極性面の互いの極性は打ち消し合うことになる。ただし、イオン注入や熱接合によって反転した一部の分極の極性は打ち消されずに残留するので、接合面は弱い焦電性を持つことになる。なお、圧電単結晶体１１と圧電単結晶体１２との間に中間層電極パターン１６が介在する位置では、このような焦電性は生じない。【００５５】
次に、接合した圧電単結晶体１１と複合基板１９を５００℃加熱環境下におき、剥離層１３を分断する剥離工程を行う（Ｓ１３）。これにより剥離層１３では、マイクロキャビティが熱応力により成長し、圧電単結晶体１１の剥離層１３より下部の約1μmの厚み部分が、圧電単結晶体１４として剥離して複合基板１９とともに、圧電性複合基板１５を構成する。圧電単結晶体１４の厚みはイオン注入するときのエネルギーで決まり、基板うねりなどに厚みが左右されることはなく安定する。この厚みは、表面弾性波の音速を決定するので、本実施形態の製造方法により表面弾性波振動子を安定した性能に設定できる。【００５６】
この工程では、圧電性複合基板１５における圧電単結晶体１４と複合基板１９と接合面に熱が作用することになる。上述のように、この接合面の主面端部を含む領域は弱い焦電性を持つので、いくらかの焦電荷が生じることになる。しかしながら、この焦電荷の総量は少ないので、接合面は十分な品質を確保できる。【００５７】
次に、残りの圧電単結晶体１１と圧電性複合基板１５とで、それぞれの剥離層の後を化学機械研磨（ＣＭＰ）する研磨工程を行う（Ｓ１４）。鏡面研磨後の圧電単結晶体１は再びイオン注入工程で利用する。【００５８】
次に、鏡面研磨後の圧電性複合基板１５に再分極工程を行う（Ｓ１５）。ここでは、圧電性複合基板１５に対して、４００℃環境下で約5ms、22kVのパルス電圧を圧電性複合基板１５の主面法線方向から印加する。本実施形態では圧電単結晶体１４側に負電位を、圧電単結晶体１２側に正電位を印加する。これにより、圧電性複合基板１５の内部に一定方向に電界が印加され、一部の反転した分極が復元することになる。【００５９】
なお、この工程では圧電効果によって電界中に配置された圧電性複合基板１５の各圧電体層は変形することになる。その際、圧電体層間の接合面での各層の歪みが相違することでウェハ割れが生じる危険性があるが、本製造方法では圧電単結晶体１４と圧電単結晶体１２との主面法線方向での分極の向きを、上側が正極性で下側が負極性となるようにしているため、主面法線方向での歪みが同じ向きになり、各圧電単結晶体の相対変位量を抑えることができ、ウェハ割れの危険性を低減できる。さらには、圧電単結晶体１２における分極軸の主面法線方向からの傾きと、圧電単結晶体１１の分極軸の傾きとを合わせることで、主面に平行な歪みの向きも合わせることができる。なお、再分極工程での歪みによる悪影響は中間層電極パターンの有無によらずに生じるので、仮に複数の圧電単結晶体が直接接合されていなくても、歪みを低減する効果は得られる。【００６０】
また、本製造方法のように主面法線方向での分極の向きを圧電単結晶体１４と圧電単結晶体１２とで同じにしていれば、本工程での圧電単結晶体１２での反転電極がほとんど無く、圧電単結晶体１４での微小な反転電流を検出しやすい。【００６１】
次に、圧電性複合基板１５の圧電単結晶体１４，１２に、犠牲層に至る孔１５Ｂをエッチングなどにより形成し、犠牲層１８を除去して振動空間１５Ａを構成する（Ｓ１６）。【００６２】
以上の製造方法により、本発明の第２の実施形態に係る圧電性複合基板１５を製造できる。【００６３】
本実施形態では、表面弾性波振動子の製造方法に本発明を採用する実施形態を示したが、本発明はこれ以外にも、バルク弾性波振動子や、界面弾性波振動子の製造方法にも採用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１，２，４，１１，１２，１４…圧電単結晶体
３，１３…剥離層
５，１５…圧電性複合基板
６…ＩＤＴ電極
１５Ａ…振動空間
１５Ｂ…孔
１６…中間層電極パターン
１７…Ｓｉ基板
１８…犠牲層
１９…複合基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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