特許 5668179 弾性波素子用複合基板および弾性波素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5668179

(24)【登録日】2014年12月19日

(45)【発行日】2015年2月12日

(54)【発明の名称】弾性波素子用複合基板および弾性波素子

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/25 20060101AFI20150122BHJP

【ＦＩ】

   H03H9/25 C

【請求項の数】12

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-530850(P2014-530850)

(86)(22)【出願日】2014年3月19日

(86)【国際出願番号】JP2014058705

【審査請求日】2014年8月18日

(31)【優先権主張番号】特願2013-58925(P2013-58925)

(32)【優先日】2013年3月21日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100097490

【弁理士】

【氏名又は名称】細田 益稔

(74)【代理人】

【識別番号】100097504

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 純雄

(72)【発明者】

【氏名】堀 裕二

(72)【発明者】

【氏名】多井 知義

【審査官】 橋本 和志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２５４３５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３３２９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５３６４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５３９６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｈ９／００−９／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持基板、および
前記支持基板に接合され、圧電単結晶からなり、弾性波を伝搬させる伝搬基板を備える複合基板であって、
前記伝搬基板が、前記支持基板に接合される接合面とこの接合面に対して反対側の表面とを有しており、前記伝搬基板が前記表面側に前記圧電単結晶の結晶格子が歪んでいる表面格子歪み層を有しており、前記表面格子歪み層の厚みが１５ｎｍ以下であることを特徴とする、弾性波素子用複合基板。

【請求項2】

前記表面格子歪み層の厚みが３ｎｍ以下である、請求項１記載の複合基板。

【請求項3】

前記表面格子歪み層が透過型電子顕微鏡によって複数層として観察されることを特徴とする、請求項１または２記載の複合基板。

【請求項4】

前記弾性波が弾性表面波、ラム波型弾性波またはバルク弾性波であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の複合基板。

【請求項5】

前記支持基板と前記伝搬基板とが直接接合または接着剤層を介して接合されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つの請求項に記載の複合基板。

【請求項6】

前記接着剤層が、厚さ０．１μｍ〜１．０μｍの有機接着剤層であることを特徴とする、請求項５記載の複合基板。

【請求項7】

前記圧電単結晶が、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムおよびニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶からなる群より選ばれることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つの請求項に記載の複合基板。

【請求項8】

前記支持基板が、シリコン、サファイア、窒化アルミニウム焼結体、アルミナ、炭化ケイ素焼結体、窒化ケイ素焼結体、ホウ珪酸ガラスおよび石英ガラスからなる群より選ばれた材料からなることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つの請求項に記載の複合基板。

【請求項9】

前記弾性波素子が、弾性表面波フィルタまたはレゾネ―タであることを特徴とする、請求項４〜８のいずれか一つの請求項に記載の複合基板。

【請求項10】

前記伝搬基板の厚みが０．１μｍ〜４０μｍであることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つの請求項に記載の複合基板。

【請求項11】

請求項１〜１０のいずれか一つの請求項に記載の複合基板、および前記伝搬基板上に設けられた電極パターンを備えることを特徴とする、弾性波素子。

【請求項12】

弾性表面波フィルタまたはレゾネ―タであることを特徴とする、請求項１１記載の弾性波素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、効率が高く、周波数の温度特性が良い弾性波素子に関するものである。

【背景技術】

【0002】

弾性表面波（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）素子は、携帯電話機等のような通信機器におけるバンドパスフィルタとして幅広く使用されている。携帯電話機等の高性能化に伴い、弾性表面波素子を利用したフィルタにも、高性能化が求められている。

【0003】

しかし、弾性表面波素子は、温度変化によって通過帯域が移動してしまうという問題がある。特に、現在多用されているニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムは、電気機械結合係数が大きく、広帯域のフィルタ特性を実現するのに有利である。しかし、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムは温度安定性に劣る。

【0004】

例えば、タンタル酸リチウムを用いた弾性表面波フィルタの周波数変化の温度係数は−３５ｐｐｍ／℃であり、想定される使用温度範囲での周波数変動が大きい。このため、周波数変化の温度係数を低減することが必要である。

【0005】

特許文献１（特開平５−３３５８７９）に記載の弾性表面波素子においては、ニオブ酸リチウム基板の表面に櫛形電極を形成した後に、基板表面および櫛形電極を被覆するように酸化珪素膜を形成する。これによって周波数の温度係数を低減している。

【0006】

また、特許文献２（特開２００９−２７８６１０）に記載の弾性表面波素子では、より熱膨張係数の小さいシリコン等からなる支持基板を、タンタル酸リチウム単結晶等からなる伝搬基板に対して、厚さ０．１μｍ〜１．０μｍの有機接着剤層によって接着することによって、周波数変化の温度係数を低減することに成功している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平５−３３５８７９

【特許文献2】特開２００９−２７８６１０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１（特開平５−３３５８７９）記載の素子では、ニオブ酸リチウム基板の表面に酸化珪素層を形成して櫛形電極を被覆するので、周波数変化の温度係数を低減すると、酸化珪素層によってニオブ酸リチウム基板を拘束することになり、弾性表面波の伝搬効率が低下し、弾性表面波フィルタの場合にはＱ値が悪化する。

【0009】

特許文献２（特開２００９−２７８６１０）記載の素子では、周波数変化の温度係数を低減することができるが、しかし温度係数を０に近づけるためには、例えばタンタル酸リチウムからなる伝搬基板の厚さを非常に薄くすることが必要になってくる。しかし、伝搬基板が薄くなると、それだけ接合界面でのバルク波の反射が大きくなり、不要なスプリアスモードの波が発生し易くなる。

【0010】

本発明の課題は、弾性波素子の周波数変化の温度係数を低減できるようにすることである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明に係る弾性波素子用複合基板は、支持基板、および
前記支持基板に接合され、圧電単結晶からなり、弾性波を伝搬させる伝搬基板を備える複合基板であって、
前記伝搬基板が、前記支持基板に接合される接合面とこの接合面に対して反対側の表面とを有しており、前記伝搬基板が前記表面側に前記圧電単結晶の結晶格子が歪んでいる表面格子歪み層を有しており、前記表面格子歪み層の厚みが１５ｎｍ以下であることを特徴とする。

【0012】

また、本発明に係る弾性波素子は、前記複合基板、および伝搬基板上に設けられた電極パターンを備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明者は、圧電単結晶からなる伝搬基板の表面に、その結晶格子が歪んでいる格子歪み層を形成した。すなわち、伝搬基板の断面について、高分解能透過型電子顕微鏡（TEM）像を撮像したところ、TEM像でコントラストが見られた。すなわち、伝搬基板の表面近傍に図５に示すようにコントラストの異なる、より暗く写っている薄層が確認された。

【0014】

こうした、低倍率でのＴＥＭ像に現れるコントラストの相違する層は、結晶格子の欠陥か、格子歪みのいずれかが原因で発生するものである。そこで、本発明者は、高解像度のＴＥＭ像をフーリエ変換(FFT：Fast Fourier Transform)し、FFTパターンを得た。この結果、結晶欠陥により生じるスポットは確認されなかった。従って、伝搬基板の表面に現れるコントラストの異なる薄層は、結晶格子の欠陥によって生じた層ではなく、格子歪みを有する層であることが確認された。

【0015】

こうして形成された伝搬基板表面の格子歪み層は、伝搬基板の全体を構成する圧電単結晶よりも硬くなっており、温度変化による伸縮を抑制する効果があり、周波数変化の温度係数を低減できる。また、表面格子歪み層は音速が早くなっており、基板表面付近に弾性エネルギーを閉じ込める効果を示す。このエネルギー閉じ込め効果によって、弾性波の伝搬効率が向上することが期待される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１（ａ）は、弾性表面波素子６を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の素子６を模式的に示す上面図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）のＩａ−Ｉａ断面に相当する。

【図2】図２（ａ）は、他の弾性表面波素子１０を模式的に示す断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の素子１０を模式的に示す上面図である。図２（ａ）は図２（ｂ）のＩＩａ−ＩＩａ断面に相当する。

【図3】図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、更に他の弾性表面波素子６Ａ、１０Ａを模式的に示す断面図である。

【図4】図４は、本発明の伝搬基板３を示す模式図である。

【図5】図５は、本発明の伝搬基板の透過型電子顕微鏡写真である。

【図6】図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の素子の製造プロセスを説明するための図である。

【図7】図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の素子の製造プロセスを説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

（弾性表面波素子の例）
図１（ａ）、図１（ｂ）の弾性表面波素子６においては、支持基板１の接合面１ｂに接着剤層2を介して伝搬基板３の接合面３ｂを接合している。１ａは支持基板１の底面である。伝搬基板の表面３ａに、入力電極４および出力電極５を形成し、トランスバーサル型の弾性表面波素子６を得る。入力電極４から出力電極５へと向かって、弾性表面波が矢印７のように伝搬され、弾性表面波フィルタを構成する。

【0018】

また、携帯電話用の弾性表面波フィルタでは、主として共振型の弾性表面波素子を使用する。図２（ａ）、図２（ｂ）は、この例に係るものである。図２（ｂ）は、共振型の弾性表面波素子の電極パターン例を示す。

【0019】

図２（ａ）、図２（ｂ）の弾性表面波素子１０においては、支持基板１の接合面１ｂに接着剤層2を介して伝搬基板３の接合面３ｂを接合している。１ａは支持基板１の底面である。伝搬基板の表面３ａに、電極１６、１７、１８を形成し、共振型の弾性表面波素子を得る。

【0020】

図３（ａ）の弾性表面波素子６Ａにおいては、支持基板１の接合面１ｂに伝搬基板３の接合面３ｂを直接接合している。伝搬基板の表面３ａに、入力電極４および出力電極５を形成し、トランスバーサル型の弾性表面波素子６Ａを得る。入力電極４から出力電極５へと向かって、弾性表面波が矢印７のように伝搬され、弾性表面波フィルタを構成する。

【0021】

図３（ｂ）の弾性表面波素子１０Ａにおいては、支持基板１の接合面１ｂに伝搬基板３の接合面３ｂを直接接合している。１ａは支持基板１の底面である。伝搬基板の表面３ａに、電極１６、１７、１８を形成し、共振型の弾性表面波素子を得る。

【0022】

（表面格子歪み層）
ここで、本発明においては、図４に示すように、伝搬基板３の表面３ａ側に、表面格子歪み層１１が形成されている。１２は、格子歪みの特に設けられていない層である。

【0023】

伝搬基板３の横断面について、高分解能透過型電子顕微鏡（TEM）像を撮像すると、図５に示すように、ＴＥＭ像で表面にコントラストが見られた。こうした高解像度のＴＥＭ像をフーリエ変換(FFT：Fast Fourier Transform)し、FFTパターンを得た。この結果、結晶欠陥により生じるスポットは確認されなかった。従って、伝搬基板の表面に現れるコントラストの異なる薄層は、結晶格子の欠陥によって生じた層ではなく、格子歪みを有する層であることが確認された。

【0024】

伝搬基板の表面に存在する格子歪み層の厚さは、実際の製造上の観点からは、１５ｎｍ以下とするが、１０ｎｍ以下であることが好ましく、８ｎｍ以下がさらに好ましい。また、伝搬基板の表面に存在する格子歪み層の厚さは、挿入損失の観点からは、５ｎｍ以下が好ましく、３ｎｍ以下がさらに好ましい。伝搬基板の表面に存在する格子歪み層の厚さの下限は特にないが、１ｎｍ以上が好ましい。

【0025】

ただし、伝搬基板の表面に存在する格子歪み層の厚さは、上述した伝搬基板３の横断面についてのＴＥＭ像において、表面に存在する、伝搬基板を構成する結晶とはコントラストの異なる層状領域の厚さを意味する。

【0026】

本発明では、この表面格子歪み層上に前述のような電極パターンを形成する。伝搬基板表面の格子歪み層は、伝搬基板の全体を構成する圧電単結晶よりも硬くなっており、温度変化による伸縮を抑制する効果があり、周波数変化の温度係数を低減できる。また、表面格子歪み層は音速が早くなっており、基板表面付近に弾性エネルギーを閉じ込める効果を示す。このエネルギー閉じ込め効果によって、弾性波の伝搬効率が向上することが期待される。

【0027】

以下、本発明の各要素について更に詳細に説明する。
（弾性波素子）
本発明の弾性波素子は、弾性表面波の他、伝搬基板内部を伝搬するラム波を用いた素子であってよい。弾性波素子は、特に好ましくは弾性表面波フィルタまたはレゾネ―タである。弾性表面波フィルタは帯域通過フィルタが好ましく、またレゾネータは、弾性表面波発振素子であり、１ポートタイプと２ポートタイプのいずれも含む。

【0028】

弾性波素子は、伝搬基板の表面に設けられる複数の電極指を間挿してなるＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極のラム波の伝播方向両側に配設される一対の反射器とを備えるラム波型共振子であってよい。ラム波とは、伝播させる波の数波長以下に基板厚みを薄くすることで、基板内部を伝播するバルク波が基板の上下面での反射を繰り返し伝播する板波である。基板表面から深さ１波長以内にエネルギーの９０％を有するレイリー波、漏洩弾性表面波、擬似縦波型漏洩弾性表面波の表面波とは異なり、ラム波は基板内部を伝播するバルク波であるためエネルギーは基板全体に分布している。

【0029】

（支持基板）
支持基板の材質は、シリコン、サファイア、窒化アルミニウム、炭化ケイ素焼結体、窒化ケイ素焼結体、アルミナ、ホウ珪酸ガラスおよび石英ガラスからなる群より選ばれた材料が好ましい。好ましくは、支持基板が、シリコンまたはホウ珪酸ガラスからなり、特に好ましくはシリコンからなる。これらを採用することで、伝搬基板の熱膨張を小さくし、周波数の温度特性を一層改善することが可能である。

【0030】

好ましくは、支持基板の表面に酸化膜が形成されておらず、これによって、支持基板と伝搬基板との接着力が高くなり、かつ高温でも支持基板と伝搬基板との剥離や割れを防止できる。この観点からは、支持基板がシリコンからなり、表面に酸化シリコン膜がないことが好ましい。なお、支持基板の表面酸化膜の有無は、透過型電子顕微鏡（TEM：Transmission Electron Microscope）によって断面観測する。

【0031】

支持基板の厚さＴ１は 温度特性改善という観点からは、１００μｍ以上が好ましく、１５０μｍ以上がさらに好ましく、２００μｍ以上が一層好ましい。また、Ｔ１は、製品の小型化という観点からは、５００μｍ以下が好ましい。

【0032】

（伝搬基板）
伝搬基板の材質は、電気機械結合定数の大きいニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムおよびニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶からなる群より選ばれることが好ましい。好ましくは、圧電単結晶がタンタル酸リチウムからなる。

【0033】

また、好ましくは、伝搬基板における弾性表面波伝播方向がＸ方向であり、切り出し角を回転Ｙカット板とする。特に好ましくは、ニオブ酸リチウムでは３５〜１３０°Ｙカット板である。タンタル酸リチウムでは伝搬基板が３６〜４７°Ｙカット板である。

【0034】

伝搬基板の厚さＴ２は、弾性表面波デバイスの場合、周波数の温度特性の改善という観点からは、１０〜５０μｍが好ましく、１０〜４０μｍがさらに好ましく、１０〜３０μｍが特に好ましい。ラム波やバルク弾性波を用いた弾性波デバイスでは、伝搬基板の厚さＴ２は、０．１〜１０μmが好ましく、０．１〜１μmが特に好ましい。

【0035】

（電極パターン）
電極パターンを構成する材質は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、金が好ましく、アルミニウムまたはアルミニウム合金がさらに好ましい。アルミニウム合金は、Ａｌに0.3から5重量％のＣｕを混ぜたものを使用するのが好ましい。この場合、ＣｕのかわりにＴｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｔａを使用しても良い。

【0036】

電極パターンの厚さの弾性波波長λに対する比率（ｔ／λ）は、３〜１５％であることが好ましく、５％以上であることが更に好ましく、また１５％以下であることが更に好ましい。

【0037】

（製造プロセス例）
図６、図７は、弾性波素子用接合体の製造プロセスを模式的に示す断面図である。本例では、支持基板と伝搬基板とを直接接合している。

【0038】

図６（ａ）に示すように、支持基板１の接合面１ｂと伝搬基板材料３Ａの接合面３ｂとを対向させる。この際、支持基板１の接合面１ｂと伝搬基板材料３Ａの接合面３ｂとをそれぞれ活性化処理する。活性化処理としては、中性化したAr高速原子ビーム(FAB：Fast
Atom Beam)や、Arイオンビームを高真空チャンバー内で基板表面に照射することが好ましい。

【0039】

次いで、図６（ｂ）に示すように、支持基板１の接合面１ｂと伝搬基板材料３Ａの接合面３ｂとを接触させ、接合面に対して垂直方向に圧力を加えることで、両者を直接接合する。直接接合は以下のようにして行うことが好ましい。

【0040】

すなわち、活性化した基板表面同士を高真空チャンバー内で常温で接触させ、荷重を付加する。その後、チャンバー内から取り出し接合が完成する。

【0041】

次いで、図６（ｃ）に示すように、伝搬基板材料３Ａの表面１３を研削加工することによってその厚さを小さくし、薄層の伝搬基板材料３Ｂを形成する。この段階で、伝搬基板材料の厚さを、最終的な目標厚さに近づける。

【0042】

次いで、図７（ａ）に示すように、伝搬基板材料３Ｂの表面１４を研磨加工し、研磨面１９の形成された伝搬基板材料３Ｃを形成する。この段階で、研磨面の算術平均粗さ：Raを４nm以下とすることが好ましい。研磨加工は、以下のようにすることが好ましい。

【0043】

すなわち、金属定盤(Sn、Cu)上に、ダイヤモンドスラリー(平均粒径0.5〜3μm)を滴下し、定盤を回転させる。基板材料の表面を金属定盤と接触するように置き、圧力を加えながら研磨する。

【0044】

次いで、図７（ｂ）に示すように、伝搬基板材料３Ｃの研磨面１９を鏡面加工し、鏡面２０の形成された伝搬基板材料３Ｄを形成する。ここで、鏡面とは、算術平均粗さ：Raを1nm以下とした面とする。このための精密研磨加工は、以下のようにすることが好ましい。

【0045】

すなわち、研磨パッド上に、コロイダルシリカスラリー(平均粒径20〜80nm)を滴下し、パッドを回転させる。基板材料の表面をパッドと接触するように置き、圧力を加えながら研磨する。

【0046】

通常、鏡面研磨された伝搬基板材料の鏡面２０は、軟質パッドによって摩擦することによって仕上げ加工を行っていた。こうした仕上げ加工後の断面をＴＥＭ撮像しても、表面に特にコントラストの異なる層は生成しない。軟質パッドは一般的に、スェード製のパッドが使用される。

【0047】

ところが、図７（ｃ）に示すように、鏡面研磨された伝搬基板材料３Ｄの鏡面２０を、硬質パッドによって摩擦することによって仕上げ加工を行うと、表面３ａに表面格子歪み層１１の形成された伝搬基板３が生成する。

【0048】

こうした硬質パッドとしては、発泡ポリウレタンパッドやウレタン含浸不織布パッドが好ましい。発泡ウレタンは、ウレタンのプレポリマー、硬化剤、発泡剤からなる。ウレタン樹脂には、耐水性や耐薬品性の観点から、エーテル系のウレタン、硬化剤にはジアミンなどが使われる。発泡倍率は、用途に応じて0.4〜1.0g/cm³のものが使われる。ウレタン樹脂以外には、エポキシ樹脂製のパッドも開発されている。

【0049】

不織布パッドの不織布の繊維品種として主にレーヨン、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリプロピレンなどがある。これらの不織布にウレタン樹脂を含浸させ、不織布とポリウレタン樹脂との混合体にする。

【0050】

硬質パッドと軟質パッドの切り分けは、一般的に硬質パッドがヤング率100MPa以上、軟質パッドが1〜10MPa程度で分けられる。

【0051】

また、硬質パッドによって鏡面を仕上げ加工する段階では，軟質パッドと同様にコロイダルシリカスラリーを用いて研磨する。

【0052】

なお、図６、図７の例では支持基板と伝搬基板材料とを直接接合したが、両者を接着層を介して接合することも可能である。

【0053】

支持基板と伝搬基板とを接着する有機接着剤層の材質は限定されないが、アクリル系樹脂、あるいはエポキシ系樹脂が好ましい。
接着剤層の形成方法は限定されないが、印刷、スピンコーティングを例示できる。

【0054】

好適な実施形態においては、有機接着剤層の厚さｔを０．１μｍ以上、１．０μｍ以下とする。弾性波素子の周波数の温度特性を更に向上させるという観点からは、有機接着剤層の厚さは、０．１μｍ以上が好ましく、また、０．８μｍ以下が好ましい。

【実施例】

【0055】

（実施例１）
図６、図７に示す製法に従い、図１（ｂ）および図３（ａ）に示すような弾性表面波素子６Ａを作製した。

【0056】

ただし、支持基板１としては、厚さ２３０μｍ、径４インチの単結晶シリコン基板を使用した。支持基板１のＳＡＷの伝搬方向Ｘの線膨張係数が3ｐｐｍ／℃である。伝搬基板材料３Ａとしては、ＳＡＷの伝播方向をＸとし、切り出し角が回転Ｙカット板である３６°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板を使用した。ＳＡＷの伝搬方向Ｘの線膨張係数が16ｐｐｍ／℃である。伝搬基板材料３Ａの厚さは２３０μｍとした。

【0057】

支持基板と伝搬基板材料とを、１０^−６Ｐａ台の真空度を保つ真空チャンバーに導入し、それぞれの接合面を対向させて保持した。支持基板の接合面および伝搬基板材料の接合面に、それぞれ、アルゴンビームを８０ｓｅｃ照射し、各接合面にある不活性層を除去し、活性化した。次いで、支持基板の接合面と伝搬基板材料の接合面とを接触させ、接合面に対して垂直な方向に向かって１２００ｋｇｆの荷重を加えることで、両者を直接接合した。

【0058】

得られた接合体をチャンバーから取り出した後、研削加工機によって伝搬基板材料の表面を研削し、伝搬基板材料の厚さを２５μｍとした。次いで、この接合体をラップ研磨装置にセットし、ダイモンドスラリー（平均粒径１μｍ）を用いて、伝搬基板材料の厚さが２１μｍになるまで研磨加工した。次いで、この伝搬基板材料の研磨面をＣＭＰ（化学機械研磨）機でコロイダルシリカ（平均粒径０．０５μｍ）を用いて、厚さ２０μｍになるまで鏡面研磨した。得られた鏡面の中心線平均表面粗さＲａは0.15nmである。

【0059】

次いで、形成された鏡面を発泡ウレタンパッド（硬質パッド）を用いて摩擦することで仕上げ加工した。得られた素子の横断面を機械研磨とイオンミリングにより薄板化し、以下の条件で透過型電子顕微鏡写真を撮像した。

【0060】

装置の型式：日立製H-9000UHR Ｉ
倍率：21,000〜520,000倍
測定条件：加速電圧300kV
観察方法：明視野像、回折パターン、多波干渉像

【0061】

この結果、100,000倍以上の倍率で、図５に示すように、伝搬基板表面に厚さ３ｎｍにわたって、コントラストの異なる、より暗く写っている薄層が確認された。ただし、図５におけるＴＥＭ像の倍率は520000倍である。次いで、ＴＥＭ像をフーリエ変換(FFT：Fast Fourier Transform)し、FFTパターンを得た。この結果、結晶欠陥により生じるスポットは確認されなかった。

【0062】

図５においては、上から見て、濃い表面の線状部分、より薄い線状部分、濃い線状部分の順番で並んでおり、その下に厚さ均一領域が観察される。表面格子歪み層の厚さは、濃い表面の線状部分の上端から、最下の濃い線状部分の下端までの寸法である。

【0063】

得られた伝搬基板上に、厚さ０．１４μｍの金属アルミニウム製の入力電極４および出力電極５を形成した。電極厚さｔ／弾性波波長λ＝７％である。そして、弾性表面波素子の共振点における周波数温度特性（Temperature Coefficient of Frequency）を測定したところ、-10ppm/℃であった。またその挿入損失は７．３ｄBであった。

【0064】

（比較例１）
上述の実施例において、伝搬基板の鏡面を発泡ウレタンパッド（硬質パッド）によって摩擦する仕上げ加工を行わなかった。得られた伝搬基板の表面近傍のＴＥＭ写真を撮像したところ、コントラストの異なる領域ないし層は観測されなかった。

【0065】

得られた伝搬基板上に、厚さ０．１４μｍの金属アルミニウム製の入力電極４および出力電極５を形成した。電極厚さｔ／弾性表面波波長λ＝７％である。そして、弾性表面波素子の共振点における周波数温度特性（Temperature Coefficient of Frequency）を測定したところ、-20ppm/℃であった。またその挿入損失は１０ｄBであった。

【0066】

（実施例２）
上述の実施例１において、発泡ウレタンパッドの代わりに、より硬質な不織布パッドを用いて摩擦する仕上げ加工を行なった。得られた伝搬基板の表面近傍のＴＥＭ写真を撮像したところ、格子歪み層の厚みは８ｎｍであった。また、実施例１と同様のコントラストの異なる３層が表面に観察された。

【0067】

得られた伝搬基板上に、厚さ０．１４μｍの金属アルミニウム製の入力電極４および出力電極５を形成した。電極厚さｔ／弾性表面波波長λ＝７％である。そして、弾性表面波素子の共振点における周波数温度特性（Temperature Coefficient of Frequency）を測定したところ、-13ppm/℃と良好な値を示した。しかしながら挿入損失は8ｄBと低下していた。これは表面の歪み層が厚いため弾性波が伝搬中に減衰したためと考えられる。

【0068】

（実施例３）
実施例１と同様に接合基板を作成した。ただし、支持基板として、前記シリコン基板ではなく、このシリコン基板と同じ厚みのサファイア基板を用いた。この時の共振点における周波数温度特性は、-18ppm/℃であった。

【0069】

(比較例２)
実施例３と同様に接合基板を作成した。ただし、伝搬基板の鏡面を前記発泡ウレタンパッド（硬質パッド）によって摩擦する仕上げ加工を行わず、その代わりに、スウェードパッド（軟質パッド）で仕上げ加工を行った。この結果、得られた伝搬基板の表面近傍のＴＥＭ写真を撮像したところ、コントラストの異なる領域ないし層は観測されなかった。また、共振点における周波数温度特性は、-23ppm℃であった。

【0070】

（実施例４）
伝搬基板材料として、ＳＡＷの伝播方向をＸとし、切り出し角が回転Ｙカット板である１２８°ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板を使用した以外は、実施例１と同様にして接合基板を作成した。ＳＡＷの伝搬方向Ｘの線膨張係数が１５．４ｐｐｍ／℃である。伝搬基板材料の厚さは２３０μｍとした。研磨後の基板断面を同様にTEMで観察したところ、表面格子歪み層の厚みは１５ｎｍであり、タンタル酸リチウムの場合の厚みに比べて大きくなっていた。これは結晶材料のヤング率が相対的に小さいことに起因すると想定される。また、実施例１と同様のコントラストの異なる３層が表面に観察された。

【0071】

実施例１と同様に弾性表面波素子の共振点における周波数温度特性を測定したところ、-58ppm/℃であった。

【0072】

(比較例３)
実施例４と同様に接合基板を作成した。ただし、伝搬基板の鏡面を前記発泡ウレタンパッド（硬質パッド）によって摩擦する仕上げ加工を行わず、その代わりに、スウェードパッド（軟質パッド）で仕上げ加工を行った。この結果、得られた伝搬基板の表面近傍のＴＥＭ写真を撮像したところ、コントラストの異なる領域ないし層は観測されなかった。また、共振点における周波数温度特性は、-65ppm℃であった。

【0073】

(実施例５)
上記例では、すべて基板同士を直接貼り合わせていたが、接着樹脂を用いて基板を貼り合わせることもできる。

【0074】

具体的には、実施例１で用いたシリコン基板の表面に、液状のアクリル系接着剤をスピンコーターで塗布し、この上に実施例１で用いたタンタル酸リチウム基板を接着して接着体を得た。接着体を約１５０℃のオーブン中に投入し、接着剤を硬化させた。次いで、上記実施例１と同様の工程を経て、弾性波素子を作成した。

【0075】

ＴＥＭ観察によれば、表面歪み層の厚みは、３ｎｍであり、実施例１と同じであった。また、実施例１と同様のコントラストの異なる３層が表面に観察された。また、共振点における周波数温度特性は、-10ppm/℃であって実施例１と同じであり、表面格子歪み層による効果は接合方法に依存しないことが明らかになった。

【0076】

（比較例４）
実施例５と同様に接合基板を作成した。ただし、伝搬基板の鏡面を前記発泡ウレタンパッド（硬質パッド）によって摩擦する仕上げ加工を行わず、その代わりに、スウェードパッド（軟質パッド）で仕上げ加工を行った。この結果、得られた伝搬基板の表面近傍のＴＥＭ写真を撮像したところ、コントラストの異なる領域ないし層は観測されなかった。また、共振点における周波数温度特性は、-20ppm℃であった。

【要約】

弾性波素子用複合基板は、支持基板１、および支持基板１に接合され、圧電単結晶からなり、弾性波を伝搬させる伝搬基板３を備えている。伝搬基板３が、前記圧電単結晶の結晶格子が歪んでいる表面格子歪み層１１を有する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図6】

【図7】

【図5】